CC BY
7
ISSN 2410-700X
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ»
# 5-2 / 2023
УДК 620.172.225
Жалдыбина О.Д.
Специалист 5 курса СНИУ им. С.П. Королёва, г. Самара, РФ
Сухоплещенко Д.В.
Бакалавр 4 курса СНИУ им. С.П. Королёва, г. Самара, РФ
ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД В ВОПРОСЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ
Аннотация
Упругие постоянные материалов используются в расчётах на жёсткость, прочность, устойчивость, колебания, усталость. Эти постоянные характеризуют способность материалов сопротивляться внешним нагрузкам. Различают материалы изотропные и анизотропные. Упругие постоянные материалов имеют более стабильные значения по сравнению с механическими характеристиками.
Целью работы является изучение возможностей тензометрического метода при определении модуля упругости и составление принципиальной схемы установки для последующего определения модуля упругости.
В результате работы рассмотрены методы определения модуля упругости, выявлены их достоинства и недостатки, составлена принципиальная схема установки.
Ключевые слова
Прочность, упругие характеристики, авиационные материалы, модуль упругости, жесткость, устойчивость, колебания, достоинства и недостатки методов, листовые материалы, чистый изгиб.
Модуль упругости - общее название нескольких физических величин, характеризующих способность твёрдого тела (материала, вещества) упруго деформироваться при приложении к нему силы.
Модуль упругости является одной из трех основных упругих характеристик и используется в расчетах:
1. На прочность, например закон Гука - °х = (8х + И£у).
„ „ п 0,9кЕ п тп2Е1
2. Устойчивость - <р.м °кр,.о =
Ун)
3. Колебания - шп = п • п2 I
\ Чт1*
Р13
4. Жесткость - прогиб конца консольной балки у = — как показано на рисунке 1.
а о=Ее Б
А 1 /\
ь
0 As £
л * As
Рисунок 1 - Схема для определения модуля упругости Источник: разработано автором
Модуль упругости определяется на начальном участке диаграммы деформирования материала и равен тангенсу угла наклона кривой деформирования к оси деформаций
Аа
Е = 1да = Д? (1)
Формула, связывающая три основные упругие характеристики:
Е
G =
(2)
2(1 + 1Л)'
где G - модуль сдвига;
Е - модуль упругости;
^ - коэффициент Пуассона.
Существует много методов для определения модуля упругости, остановимся только на нескольких из них:
1. Испытание образцов на разрыв.
Достоинство метода заключается в равномерном поле напряжений в образце.
Недостатками являются: необходимость прикладывать большие усилия к образцу; в начале нагружения образец центрируется, образец из листового материала выпрямляется, если имеет начальный изгиб; к перемещениям рабочей части образца добавляются перемещения всей силовой цепочки испытательной машины.
Последний недостаток можно частично исправить, наклеив тензорезистор на рабочую часть образца или установить экстензометр [1].
2. Определение резонансной частоты колебаний образца, подвешенного в узлах на струнах
Достоинство состоит в том, что в методе не требуется прикладывать к образцу больших усилий.
Недостатками являются: необходимо обеспечить высокую точность изготовления образца по всей
длине; трудно обеспечить высокую точность подвешивания образца на струнах; требуется аппаратура для возбуждения колебаний переменной частоты и её измерения.
3. Испытание консольного образца на изгиб
Достоинства метода: простота эксперимента; требуется прикладывать к образцу небольшое усилие.
Недостатком является: невозможность обеспечения абсолютно жёсткой заделки образца. В результате получается заниженное значение модуля упругости.
4. Испытание образца на четырёхточечный изгиб с измерением деформации тензометрическим методом
Достоинствами метода являются: для реализации метода требуются малые усилия; образуется постоянное поле напряжений на поверхности рабочей части образца; используется высокоточный тензометрический метод измерения деформаций.
Недостатком является только то, что для реализации метода требуется высокоточная тензометрическая аппаратура.
Составлена принципиальная схема установки для определения модуля упругости тензометрическим методом.
Нагрузка 0,5Р на плече удлинителя 1=144 мм создаёт в составном образце постоянный изгибающий момент: М=0,5Р-1 как показано на рисунке 2 [2].
М=0,5Р1
Рисунок 2 - Принципиальная схема установки Источник: разработано автором
Таким образом, были рассмотрены методы по определению модуля упругости. Сделан вывод о том, что тензометрический метод является наиболее точным, по сравнению с другими рассмотренными. Составлена принципиальная схема установки, для последующего определения модуля упругости [3].
Список использованной литературы:
1. Сопротивление усталости металлов и сплавов [Текст] : справочник : [в 2 ч.] / В. Т. Трощенко. - Киев: Наукова думка, 1987.
2. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в MatchCad: учебный курс / Е. Г. Макаров. - СПб.: Питер, 2003. -448 с.
3. Программирование в Microsoft Excel на примерах [Электронный ресурс]. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007.
© Жалдыбина О.Д., Сухоплещенко Д.В., 2023
