tgoop.com/progresstech/621
Last Update:
Нещодавно ми розповіли про наші чергові поліпшення стенда для випробувань стрижнів на втрату стійкості. Це означає, що нова група «наших» студентів вже долучилася до таких експериментів, щоб власноруч перевірити теоретичні знання, набуті на наших заняттях.
Як і попередники, нові слухачі помітили, що виготовити ідеально прямий зразок майже нереально. Що ж робити, адже початкова кривина, вочевидь, впливатиме на результат досліду?
Гайда розбиратися!
Як часто трапляється, все почалося з випадковості. Уважні слухачі помітили, що один з двох алюмінієвих стрижнів, що були підготовлені до екзекуції, мав невеликий вигин у 0.25 мм. На перший погляд, це дуже мале значення, адже довжина стрижня сягала 420 мм, тобто вигин дорівнював лише 0.06%. Тому випробувальна команда не чекала помітних відмінностей у результатах. Але не все сталося, як гадалося - подивіться на перший графік!
Рівний зразок майже не деформувався навіть при навантаженні у 2 кг - 80% розрахованої несучої здатності, маючи вигин лише у 0.4 мм (0.1% довжини). Така поведінка цілком очікувана: втрата стійкості – це раптове явище.
«Кривий» зразок при цих же 2 кг вигнувся майже у 7️⃣ разів більше, отримавши вигин у цілих 3 мм (0.75%)!
Настільки велика розбіжність приголомшила та розпалила дослідницьку жагу.
Наскільки зменшиться несуча здатність стрижня залежно від його початкової кривини?
Можливо, на це також впливатиме гнучкість зразка?
Класична література та Гугл не дали слухачам точної кількісної відповіді на це питання, тож було вирішено отримати її самостійно!
Для цього спочатку пішли у діло зразки, що вже були досліджені на втрату стійкості, та були до цього досить рівними, а тепер вже отримали потрібну нам «криву» форму. Тож дізнавшись їх нову, зменшену несучу здатність, слухачі заносили всі дані на графік «початковий прогин - зменшення несучої здатності». Дослідження виявилося таким захоплюючим, що були виготовлені й нові «криві» стрижні декількох інших гнучкостей, щоб заповнити порожні діапазони на діаграмах.
Тож нумо до найцікавішого – результатів!
Подивимося на другий графік, що є прикладом впливу початкового вигину на вигин при стиску при фіксованій гнучкості. Дуже добре видно, що всього 6% початкового вигину призводять до того, що стрижень одразу починає значно відхилятися від своєї осі та може витримати помітно меншу силу, ніж раніше.
Тепер рушимо до усіх результатів, що зібрані разом на третьому графіку.
Бачимо, що несуча здатність стрижнів стрімко зменшується у діапазоні початкового прогину 0-4%. Чим менша гнучкість зразка – тим більше падіння критичної сили: на 25%, 40% та 50% при гнучкості 670, 390 та 300 відповідно. Але при збільшенні прогину до 4-10% це зменшення сповільнюється: додаткове падіння сили складає лише 5-10% для всіх гнучкостей.
Які ж підсумки цього дуже цікавого дослідження?
Чим менша гнучкість, тим сильніше впливає початковий вигин на несучу здатність стрижня. Вже для гнучкості 300 (що відповідає пропорції розмірів 180х8х2) критична сила зменшується у понад 2️⃣ РАЗИ при початковому вигині лише у 5%❗️
Тобто треба дуже ретельно слідкувати за дефектами форми реальних досить коротких стиснутих стрижнів.
Також можна зробити висновок, що початкова кривина понад 5% по суті перетворює «стрижень» на «балку», тому треба розглядати його деформування вже не як втрату стійкості, а як прогресуючий згин зі стиском.
P.S. Але чи можливо поширювати ці висновки на матеріали з іншим модулем пружності?
Щоб відповісти на це питання, наші слухачі вже працюють над дослідженнями сталевих зразків, тож stay tuned!
BY Progresstech-Ukraine
Share with your friend now:
tgoop.com/progresstech/621