Постановка эксперимента

Теоретические сведения

ИСПЫТАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ НАГЕЛЯХ

Лабораторная работа №4

Цель работы:

В ходе испытания определить величины, характеризующие несущую способность и деформативность соединения на нагелях, разрушающее усилие N_U, кН, верхнюю границу области упругой работы N_1-2, кН, нагрузку N_δ, соответствующую предельной деформации δ=2 мм, в кН, взаимные смещения соединяемых элементов под нагрузкой δ, мм.

Нагельными называются соединения с помощью гибких связей, которые, сами работая на изгиб, препятствуют взаимному сдвигу соединяемых деталей. Нагели могут быть цилиндрическими, пластинчатыми, треугольными, крестообразными и других форм, изготовленными из металла, твердых пород древесины, полимеров и других материалов.

Нагельные соединения выполняют с помощью специального инструмента, они сравнительно легко подлежат механизации и могут быть выполнены плотниками средней квалификации. Контроль качества соединений прост и достаточно надежен.

В нагельных соединениях действующее усилие распределяется между большим числом податливых, вязко работающих связей, что повышает надежность изделий, которые разрушаются в основном от смятия соединяемых элементов или от изгиба нагелей.

В соединениях нагели рекомендуется располагать четными рядами, исключая постановку их в середину элемента, так как именно здесь существует наибольшая вероятность появления трещин при усушке. Для исключения раскалывания древесины следует строго соблюдать правила расстановки нагелей в соединении [п. 7.18 СП 64.13330.2011]. Для обеспечения плотности нагельного соединения не менее 1/4 нагелей в стыке выполняется в виде болтов.

Испытание образцов проводят на испытательной машине непрерывно возрастающей нагрузкой. Под действием внешней нагрузки на соединение нагели, препятствуя взаимному сдвигу соединяемых элементов, изгибаются и сминают древесину нагельного гнезда. Разрушение стыка может происходить либо от смятия древесины нагельного гнезда, либо от изгиба нагелей с образованием одного или нескольких пластических шарниров.

Приборы, принадлежности, материалы образцы:

Штангенциркуль с погрешностью 0,1 мм; линейка или рулетка; два индикатора с ценой деления 0,01 мм, две обоймы для крепления индикатора; два опорных столика; шаровая опора и призма для нагружения образца; испытательная машина _____; журнал для записи результатов испытания; образец из 3 элементов из цельной древесины.

1. До начала испытаний выполняем обмеры соединения и его элементов с точностью до 0,1мм а=__мм; с=__мм; d=__мм.

2. Проверяем расстояния в нагельном соединении:

а) от торцов элемента до оси нагеля вдоль волокон

S₁^а=__мм>7d=7*__=__мм;

S₁^б=__мм>7d=7*­­__=__мм;

S₁^в=__мм>7d=7*__=__мм;

S₁^г=__мм>7d=7*__=__мм.

б) между осями нагелей поперек волокон

S₂=__мм>3,5d=3,5*__=__мм.

в) от кромок элемента до оси нагеля поперек волокон

S₃=__мм>3d=__мм.

Рис. 1 Образец для испытания соединения на цилиндрических нагелях;

3. Вычисляем расчетную несущую способность соединения: Т=T_minn_нn_c.

Действительная разрушающая нагрузка для нагельных соединений подобного типа обычно в 3-4 раза превышает расчетную. Расчетная несущая способность Т_min(кН) определяется как наименьшая величина из условий:

- смятия древесины крайнего элемента

T_см^а=0,8аd=0,8*__*__=­­__кН;

- смятия древесины среднего элемента

Т_см^с=0,5сd=0,5*__*__=­­__кН;

- изгиба стального нагеля или гвоздя

Т_изг^наг=l,8d²+0,02a²=1,8*__²+0,02*__²=__кН<2,5d²=2,5*__²=__кН;

Т_изг^гвоз=2,5d²+0,01a²=2,5*__²+0,01*__²=__кН<4,0d²=4,0*__²=__кН.

Таким образом, расчетная несущая способность:

Т=T_minn_нn_c=__*__*__=__кН;

Где n_н - количество нагелей в соединении;

n_с - количество срезов нагеля.

Теоретически ожидается разрушающая нагрузка:

N_р=(3…4)Т=__кН.

4. Назначаем ступень нагружения равную 2,5 кН.

5. Устанавливаем на боковые грани образца измерительные приборы для наблюдения за деформациями сдвига.

6. Проводим машинные испытания образца до разрушения, снимая показания приборов при нагрузках, соответствующих установленным ступеням нагружения.

Образцы испытывают на машине непрерывно возрастающей нагрузкой.

Величину разрушающей нагрузки (Nu) устанавливают по силоизмерителю машины. При этом наблюдается непрерывный рост деформаций при неизменной нагрузке.

7. В табл. 1 и 2 вычисляем:

- деформации, измеренные индикаторами, мм

δ_i=(n_i–n₀)c_d,

где n_i - показания индикатора на i-й ступени нагружения,

n₀ - нулевой отчет,

c_d - цена деления шкалы прибора, мм;

- средние деформации сдвига, мм

;

- разности полных деформаций, мм

Δ= δ_срi-δ_{ср(n – i)},

где δ_срi - средняя деформация образца на i-й ступени нагружения, мм;

δ_{ср(n – i)} - деформация образца на предыдущей ступени нагружения, мм.

8. По результатам испытаний строим график зависимости между нагрузкой N и деформациями сдвига и график зависимости разностей полных деформаций от нагрузки N.

9. По графикам определяем нагрузку N_1-2, при которой резко возрастает скорость деформирования образца, определяем фактическую деформацию сдвига при действии на образец расчетной нагрузки N_р и нагрузку N_δ,при которой величина деформации в соединениях достигает δ=2 мм, что соответствует исчерпанию несущей способности соединения по деформациям.

Таблица 1

Дата добавления: 2014-01-15