4.2. Цели и задачи работы

Целью работы является знакомство с методикой определения основных параметров колебательного процесса (частоты вынужденных колебаний, собственная частота, явление резонанса).

Задачи осуществляемые работой:

1 Познакомиться с устройствами для динамических испытаний.

2 Познакомиться с приборами для определения динамических характеристик.

3 Изучить методику определения динамических напряжений в несущих строительных конструкциях.

4 Определить теоретическим расчётом собственную частоту балки и сравнить её с результатами, полученными из опыта.

5 Определить погрешность эксперимента.

6 Составить заключение по результатам испытания.

ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

1Стенд для испытаний.

2Стальная шарнирно опёртая балка равного сопротивления.

3Штучные грузы.

4Вибромарка.

5Измерительная консоль с тензорезисторами.

6Тензостанция.

7Осциллограф.

8Индикатор часового типа (мессура).

9Частотомер.

10 Ручной виброграф.

11 Лабораторный трансформатор.

12 Вибромашина.

13 Штангельциркуль.

14 Металлические линейки 1м (ГОСТ 427-56) и 0.5м (ГОСТ 427-75).

15 Калькулятор.

Техника безопасности при выполнении лабораторной работы

При проведении лабораторной работы требуется строго соблюдать правила техники безопасности с целью обеспечения полной безопасности участников испытания и не допустить поломок оборудования.

Эти правила предусматривают обязательное проведение мероприятий по обеспечению надёжного заземления корпусов всех электрических приборов и инструментов.

Подготовка к лабораторной работе производится соответствующим персоналом, утверждённым приказом по университету.

При динамических испытаниях необходимо предусмотреть надёжные страховочные устройства, предохраняющие конструкцию от потери устойчивости и внезапного обрушения. Вращающиеся части вибромашины должны быть закрыты защитными кожухами, а к работающей вибромашине запрещается приближаться на расстояние менее 1.5 м.

Измерительные приборы закрепляют на испытываемой конструкции специальными струбцинами, хомутами и другими приспособлениями. Кроме того, должны быть обеспечены свободный доступ к приборам и хорошая освещённость шкал для наблюдения за их работой на безопасном расстоянии.

По окончании подготовки к лабораторной работе с испытываемой конструкции и из помещения удаляются все посторонние предметы.

Место испытания ограждают. Посторонних лиц к месту испытаний не допускают.

К лабораторной работе допускаются студенты прошедшие соответствующий инструктаж по технике безопасности. При инструктаже следует обратить особое внимание на следующие положения:

- не касаться руками поверхностей станков, оборудования и проводов;

- не нажимать на кнопки и рубильники;

- строго соблюдать установленную соображениями достаточной безопасности дистанцию от испытательного стенда;

- соблюдать последовательность программы проведения испытания;

- своевременно выполнять указания преподавателя и сотрудников лаборатории в процессе проведения работы.

Для всех участников испытаний кроме выполнения правил по технике безопасности необходима повышенная личная внимательность и осторожность, особенно на последних этапах загружения конструкции, когда вынужденные частоты колебаний приближаются к собственным частотам.

Ответственность за выполнением всех мероприятий лежит на преподавателе, проводящем лабораторную работу.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ РАБОТЫ

В работе испытывается однопролётная стальная балка с грузами G (Рис. 9).

Вибрационная нагрузка создаётся вибромашиной, укреплённой в середине пролёта балки. Частоту колебаний машины с помощью лабораторного автотрансформатора можно изменять произвольно.

Для определения собственной частоты колебаний используется явление резонанса. Вибромашиной последовательно повышаются колебания балки с различной частотой (ступенями). При каждой частоте (ступени) измеряется размах колебаний балки (по прогибам или относительным деформациям). Наибольший размах и будет соответствовать собственной частоте (резонансная частота). Для более точного определения собственной частоты строятся графики "размах - частота".

Размах колебаний определяется по индикатору и шлейфовому осциллографу. Индикатор ставится вблизи опоры, где размах колебаний невелик, и диапазон колебаний стрелки можно фиксировать визуально. При быстрых колебаниях стрелки образуется сектор, соответствующий размаху колебаний.

Осциллограф используется вместе с измерительной консолью из органического стекла (см. рисунок), на которую наклеен тензорезистор . Измерительная консоль устанавливается в среднем сечении балки. Колебания консоли вызывают изменение сопротивления тензорезистора и силы тока, подаваемого на гальванометр. Гальванометр колеблется в магнитном поле вместе с зеркалом, которое отражает луч света на движущуюся фотоплёнку или фотобумагу.

Частота колебаний контролируется с помощью диска с отверстиями, насаженного на ось двигателя вибромашины, лампочки, фотоэлемента и частотомера.

Частота колебаний контролируется с помощью диска с отверстиями, насаженного на ось двигателя вибромашины, лампочки, фотоэлемента и частотомера.

При вращении диска луч света от лампочки периодически прерывается. Прерывистые сигналы от фотоэлемента усиливаются и регистрируются частотомером. Переход от показаний частотомера к частоте возмущающей силы делается по формуле

где: - число отверстий в диске;

- передаточное число (отношение числа оборотов вала двигателя и дисков с эксцентриками).

Измерения заносятся в журнал испытания.

Таблица

Журнал испытания