Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОГИБОВ БАЛОК С ГОФРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ МЕТОДОМ МУАРОВЫХ ПОЛОС

Козырев П.Н. 1 Холопов И.С. 1 Емец В.Н. 1
1 Самарский государственный архитектурно-строительный университет
1. Зубков В.А. Экспериментальные исследования влияния технологических и конструкционных параметров на несущую способность металлических балок с гофрированной стенкой [Текст] / В.А. Зубков, А.О. Лукин // Вестник МГСУ. – 2013. – № 2. – С. 37-46.
2. Дюрелли А. Анализ деформаций с использованием муара / А. Дюрелли, В. Паркс. – М.: Мир, 1974. – 360 с.
3. Сухарева И.П. Исследования деформаций и напряжений методом муаровых полос / И.П. Сухарев, Б.Н. Ушаков. – М.: Машиностроение, 1969. – 208 с.

Методы муаровых полос являются одними из наиболее эффективных экспериментальных оптических методов механики деформируемого твердого тела.

Методы муаровых полос позволяют проводить анализ распределения деформаций в элементах авиационных и строительных конструкций, изготовленных не только из изотропных, но и анизотропных материалов, в условиях как статического, так и динамического нагружения.

Целью работы являлось определение прогибов теоретическим и экспериментальным методами консольных двутавровых балок с различной конфигурацией стенки при работе на поперечный изгиб. Был проведен анализ методов и сделан выбор в пользу метода муаровых полос с отраженной сеткой (метод Лигтенберга).

Проведение испытаний. После закрепления моделей в установке их ступенчато нагружали. При наложении двух амплитудных сеток и освещении их рассеянным светом будут видны чёткие муаровые полосы.

– нанесенная на экране сетка отражается от зеркальной поверхности исследуемого объекта и фотографируется цифровой камерой в нагруженном и ненагруженном состояниях;

– на ЭВМ происходит обработка изображений с помощью графического редактора Adobe Photoshop – совмещение нагруженного и ненагруженного растра (рис. 1), определение муаровой картины, приведение изображения к монохромному виду;

– в чертежной программе AutoCAD по монохромному виду муаровой картины осуществляется определение расстояния до центров светлых и темных полос растра;

– проводится обработка результатов и определение деформаций и напряжений с помощью математического пакета Mathcad.

Суть метода определения прогибов, заключается в дифференциальной зависимости прогиба от угла поворота. Проинтегрировав по длине, получим произведение порядкового номера муаровой полосы на масштабный коэффициент лямбда, который в свою очередь находится из отношения шага сетки растра к удвоенному расстоянию между объективом фотоаппарата и балкой. В консоли для определения максимального прогиба используется метод трапеции.

Определение экспериментальных прогибов. В результате проведения эксперимента получено пять картин муаровых полос для балки с плоской стенкой (рис. 2-3) и для балки с волнистой стенкой (рис. 4-5)

stroi1.tiff

до нагружения после нагружения общий

Рис. 1. Cовмещение нагруженного и ненагруженного растра

stroi2.tiff

F= 0.5 кг F= 1.0 кг F= 1.5 кг F= 2.0 кг F= 2.5 кг

Рис. 2. Муаровые полосы для балки с плоской стенкой

stroi3.tiff

F= 0.5 кг F= 1.0 кг F= 1.5 кг F= 2.0 кг F= 2.5 кг

Рис. 3. Обработка муаровых полос для балки с плоской стенкой

stroi4.tiff

F= 0.5 кг F= 1.0 кг F= 1.5 кг F= 2.0 кг F= 2.5 кг

Рис. 4. Муаровые полосы для балки с волнистой стенкой

stroi5.tiff

F= 0.5 кг F= 1.0 кг F= 1.5 кг F= 2.0 кг F= 2.5 кг

Рис. 5. Обработка муаровых полос для балки с волнистой стенкой

Нагрузка

F, кг

Прогибы, мм

Разница, %

stroi6.tiff

Эксп.

Теор.

Эксп.

Теория/ эксп.

Flat

Sin

Flat

Sin

0

0

0

0

0

-

-

-

0,5

0.90

1.01

0.68

0.78

12.1

32

28.9

1

1.33

1.59

1.37

1.57

18.9

-2.5

1.1

1,5

1.75

2.14

2.05

2.35

22.2

-14.6

-9.1

2

2.3

2.80

2.74

3.14

22.1

-16.1

-10.7

2,5

2.75

3.49

3.42

3.93

27.2

-19.7

-11

Рис. 6. Графики экспериментальных и теоретических прогибов балок

Из этого графика (рис. 6) следует, что наиболее жесткой является модель балки с плоской стенкой.

Выводы. В ходе эксперимента были выявлены особенности балок:

• Экспериментально подтверждено, что балка с гофрированной стенкой более деформативна по сравнению с балкой с плоской стенкой.

• Прогибы гофробалки на 12-27 % выше, чем у балки с плоской стенкой.

• Снижение значений экспериментальных прогибов по отношению к теоретическим связано с возникновением эффекта местного кручения, что видно по муаровым полосам.

• Анализ положения муаровых полос показывает, что балка с гофрированной стенкой лучше сопротивляется кручению, чем балка с плоской стенкой.


Библиографическая ссылка

Козырев П.Н., Холопов И.С., Емец В.Н. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОГИБОВ БАЛОК С ГОФРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ МЕТОДОМ МУАРОВЫХ ПОЛОС // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-1.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=12090 (дата обращения: 18.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252