Установка ТМт 11/14М предназначена для исследования и демонстрации характеристик напряженного состояния бруса при кручении и при совместном действии изгиба и кручении.

С ее помощью можно:

1 Смоделировать два вида деформации:

а)    кручение;

б)    совместное действие изгиба и кручения;

2 Определить модуль сдвига и напряжения, в том числе, главное
напряжение, при этих видах деформации.

Установка ТМт 11/14М (рисунок 10) состоит из следующих узлов. На основании 1 справа закреплена стойка 2, в виде усеченной пирамиды, а слева закреплена цилиндрическая стойка 3 с регулировочным винтом 4. Между стойками установлен полый ступенчатый вал один конец, которого, закреплен в корпус 5 на стойке 2, а другой - свободным концом через подшипник 7 опирается на регулировочный винт 4 стойки 2. Такая установка ступенчатого вала исключает появление деформации изгиба и, таким образом, реализуется чистый сдвиг. Если левую цилиндрическую стойку 3 убрать, то установка позволяет реализовать совместное действие изгиба и кручения на испытуемый образец. Таким образом, установка ТМт 11/14М представляет собой совмещенную конструкцию для проведения лабораторных работ по определению модуля сдвига при кручении и главных напряжений при кручении и при совместном действии изгиба и кручения.

Нагружение вала осуществляется подвесом 9 с гирями через рычаг 10, Для устойчивости установки имеется поворотная опора 11, закрепленная на основании 1.

Для измерения угловых перемещений на рабочем участке вала 6 (рисунок 11, 12) установлен специальный измеритель 12, состоящий из двух стержней, жестко закрепленных на валу и индикатора часового типа 8.

1 - основание; 2 - правая стой; 3 - левая стойка; 4 - винт стойки 3; 5 - корпус; 6 - полый ступенчатый вал (испытуемый образец); 7 - подшипник; 8 - индикатор часового типа; 9 - подвес с гирями; 10 - рычаг; 11 - поворотная опора; 12 - измеритель угловых перемещений, состоящий из двух стержней, жестко закрепленных на валу 6

Рисунок 10 - Установка ТМт 11/14М

Для определения модуля сдвига применяется образец кольцевого поперечного сечения.

Рисунок 11

Рисунок 12

Порядок выполнения работы

Задание 1

Ознакомиться с установкой ТМт 11/14М:

1.1 Ознакомиться с основными деталями и узлами установки. Изобразить схему установки в тетради.

1.2 Изучить способ определения модуля сдвига при кручении образцов кольцевого поперечного сечения на установке ТМт11/14М.

Задание 2

Произвести экспериментальное определение модуля сдвига при кручении вала кольцевого поперечного сечения.

2.1 Разместить установку на ровной горизонтальной поверхности стола и установить дополнительную опору.

2.2 Измерить образец.

Материал образца - Сталь 45.

Внутренний диаметр-d=  мм.

Наружный диаметр - D = мм.

Толщина стенки -   мм.

Радиус вылета рычага угломера R =  мм.

2.3 Нагрузить вал предварительной нагрузкой Ро = 10Н, что соответствует М= 5 Нм.

2.4 Установить стрелку индикатора на ноль, поворачивая шкалу.

2.5 Нагружать вал ступенями АР = 10 Н (М = 5 Н^-м) с помощью гирь, укладываемых на подвеску. Уровни нагрузок - 10, 20, 30, 40 Н. После каждой ступени нагружения осуществлять отсчеты по шкале индикатора угломера. Результаты измерений занести в таблицу10.

Таблица 10 – Результаты измерений

Нагрузка (Н)	10	20	30	40
Показания индикатора h (мм)
Разность отсчетов индикатора h (мм)
Ahcp=                                                           ср=

Задание 3

Обработать результаты эксперимента.

3.1 Вычислить среднюю арифметическую разность отсчетов индикатора угломера h_cp, по формуле:     

где =h_n-h_n-1, п - число ступеней нагружения.

3.2 Вычислить средний угол закручивания, соответствующий ступени нагружения по формуле:

3.3 Вычислить модуль сдвига по формуле:

где J_p= 32 • (D⁴ – d⁴) - полярный момент инерции кольцевого сечения.

Задание 4

Сравнить результаты, полученные экспериментальным и теоретическим путем. Сравнить значение модуля сдвига, полученное из эксперимента, со значением модуля упругости второго рода для стали по справочным данным и указать , возможные причины расхождения результатов.

Контрольные вопросы

1 Какой вид деформации называется кручением?

2 Дайте определение понятию «чистый сдвиг».

3 Физический смысл модуля упругости второго рода?

4 Какую размерность имеет модуль сдвига?

Лабораторная работа 6. Определение прогибов в балке при плоском косом изгибе

Цель работы - Определение величины и направления прогиба балки при плоском косом изгибе.