Предложите способ определения предельного значения напряжения которое можно подавать

Содержание

Определение предельных напряжений
Лабораторная работа по теме «Определение числа витков в обмотках трансформатора» — Производство, передача и использование электрической энергии — Колебания и волны
Предельное напряжение: определение и расчеты
Что это за показатель?
Напряжение и текучесть
Формулы для расчета напряжения
Заключение
Физика — Поурочные планы к учебникам Мякишева Г. Я. и Касьянова В. А. 11 класс Лабораторная работа по теме «Определение числа витков в обмотках трансформатора» — Производство, передача и использование электрической энергии — Колебания и волны

Определение предельных напряжений

Общая методика определения допускаемых напряжений

В предыдущей лекции сформулирована универсальная зависимость для определения допускаемых напряжений:

Таким образом, при решении поставленной задачи необходимо установить: σ_lim ; K_конст и S.

Как отмечалось выше, σ_lim определяется видом поломки, который в свою очередь зависит от характера нагрузки. По этой причине для определения σ_lim прежде всего устанавливают характер изменения напряжений рассчитываемого элемента конструкции во времени. Если рассчитываемый элемент нагружен статической нагрузкой или циклической кратковременной (N_Σ ≤ 10 3 ÷ 5_*10 4 ), которую также называют квазистатической, то в этих случаях может происходить статическая поломка и, следовательно, в качестве предельных напряжений надо принять пределы статической прочности σ_Т , σ_в. В случае нагружения деталей циклической длительно действующей нагрузкой имеют место усталостные разрушения и в качестве σ_lim принимают пределы усталости (выносливости), соответствующие фактическому циклу изменения напряжений. При наличии в нагрузочном спектре элементов конструкций как длительно действующих, так и кратковременных нагрузок могут иметь место и статические, и усталостные поломки, поэтому требуется определить σ_lim и [σ] в обоих расчётных случаях.

С целью универсализации оценки σ_lim для всевозможных вариантов нагружения построим обобщенную диаграмму предельных напряжений (рис.1.4). На диаграмме можно выделить три характерные зоны.

1 зона – N_Σ = 0 ÷ N_кр — зона статических разрушений, σ_lim соответствуют предельным напряжениям при статических (N_Σ = 0) и квазистатических (N_Σ ≤N_кр₎ нагрузках. В пределах этой зоны без особых погрешностей можно принять σ_lim = сonst , что и отмечено пунктирной линией на рис. 1.4, причём для хрупких материалов σ_lim = σ_в , а для пластичных – σ _lim = σ _T _.

2 и 3 зоны – зоны усталостных разрушений. При этом вторая зона – N_кр

откуда интересующие нас предельные напряжения:

где K_L — коэффициент долговечности, вычисляемый по очевидной из (1.13) формуле.

зоны предельных напряжений

N_кр

Т.2

Т.1

K_Lmax ≤ K_L ≤ 1.0

K_L = 1.0

Рис. 1.4. Обобщённая диаграмма предельных напряжений

Таким образом, предельные напряжения для типовых циклов изменения напряжений во второй зоне можно определить по зависимостям:

σ_lim = σ _-1* K_L – для знакопеременного симметричного цикла,

σ_lim = σ_o _* K_L – для знакопостоянного пульсирующего цикла.

Ещё раз напомним, что в большинстве случаев асимметричные циклы приводят к эквивалентным симметричным знакопеременным. Частный случай расчётов на прочность в подобных ситуациях рассмотрен в разделе расчётов валов.

Читайте также: Креди кейк универсал способ применения
Важно обратить внимание на то, что уравнение кривой соответствует экспериментальным значениям σ_lim лишь в пределах точек 1 и 2 (т.1 и т.2 на рис.1.4). По этой причине на значения σ_lim, вычисляемые по (1.13) за пределами этих точек необходимо наложить ограничения. Например, при N_Σ N_o – зона длительной усталостной прочности, для которой можно принять, что σ_lim не зависит от числа циклов напряжений, σ_lim = сonst. Реально кривая усталости асимптотически приближается к длительным пределам выносливости σ_-1 или σ_o , чем без особых погрешностей в практических расчётах пренебрегают. Таким образом, для третьей зоны можно записать:

σ _lim = σ _-1 – для знакопеременного симметричного цикла,

σ _lim = σ _o – для знакопостоянного пульсирующего цикла.

С целью универсализации расчётов во 2 ой и 3 ей зонах для определения σ_lim используем выражение (1.13), однако в случае N_Σ > N_o следует принять N_Σ = N_o или K_L = 1.0, поскольку в третьей зоне σ_lim принято независящим от числа циклов напряжений. Иногда с целью изменения времени получения кривой усталости в эксперименте прибегают к понятию условного базового числа циклов напряжений В этом случае за пределами значения σ_lim продолжают снижаться (см. рис. 1.4) и, следовательно коэффициент долговечности, вычисленный по условной базе испытаний из (1.14) должен иметь значение меньше 1. В подобной ситуации вводят ограничение на K_Lmin = . Если при вычислении окажется K_L _{3 ÷ 5_*10 4 ) нагружении}

квазистатические и усталостные комбинированные при наличии в спектре нагрузок как кратковременных, так и длительнодействующих циклических напряжений

усталостные при длительном циклическом или (N_Σ ≤ 10 3 ÷ 5_*10 4 ) нагружении

Знакопостоянный отнулевой пульсирующий цикл

хрупкие материалы

пластичные (вязкие) материалы

знакопеременный симметричный и асимметричный, приведенный к эквивалентному знакопеременному симметричному циклу

предельные напряжения σ_lim

σ _lim = σ _T σ _lim = σ _в _. σ _lim = σ —₁_*K_L σ _lim = σ _0*K_L

N_Σ > N₀ K_L₌1,0 или K_L ≥ K_Lmin

Рис. 1.5. Универсальная схема определения предельных напряжений

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Лабораторная работа по теме «Определение числа витков в обмотках трансформатора» — Производство, передача и использование электрической энергии — Колебания и волны

Задание: определите число витков в обмотке трансформатора.

Оборудование: трансформатор лабораторный; источник переменного напряжения 12 В; авометр АВО-63; провод изолированный.

Содержание и метод выполнения работы

Для определения числа витков в обмотке трансформатора с неизвестными параметрами можно воспользоваться тем свойством трансформатора, что в режиме холостого хода отношение напряжений на первичной U₁ и вторичной U₂ его обмотках равно отношению числа витков ω₁ в первичной обмотке к числу витков ω₂ во вторичной обмотке:

Намотав на сердечник трансформатора вторичную обмотку с известным числом витков ω₂ и, измерив напряжение U₂ на первичную обмотку, можно определить число витков ω₁ в первичной обмотке:

Порядок выполнения работы

1. Намотайте вторичную обмотку из 20-40 витков на сердечник исследуемого трансформатора.

2. Подключите выводы первичной обмотки трансформатора к источнику переменного напряжения U₁ = 12 В, измерьте напряжение U₂ на вторичной обмотке. По измеренным значениям напряжения U₁ и U₂ и известному числу витков ω₂ во вторичной обмотке, определите число витков ω₁ в первичной обмотке.

Предложите способ определения предельного значения напряжений, которое можно подавать на первичную обмотку трансформатора. Определите это предельное напряжение экспериментально.

Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

© 2014-2021 Все права на дизайн сайта принадлежат С.Є.А.

Источник

Предельное напряжение: определение и расчеты

Каждый материал обладает набором свойств, которые определяют его дальнейшие характеристики. Одним из таких качеств является сопротивляемость механическим нагрузкам, которая называется предельным напряжением. Под этим понятием понимают не только разрушение материала в точке излома, но также появление остаточной деформации. Иными словами, это противодействие внешним силам, которые приводят к ослаблению прочности. Статья рассказывает о том, что собой представляет такое напряжение, как рассчитывается и как определяется.

Что это за показатель?

Предельное напряжение материала — это максимальная сила разрывного натяжения, которую необходимо приложить на площадь его поперечного сечения, которому он сможет сопротивляться до полного своего разрушения или излома. Простая формула расчета выглядит так: напряжение равно силе, деленной на площадь. Из нее видно, что, чем больше площадь, тем меньшую силу нужно приложить. Это же справедливо и наоборот. Чем меньше поперечное сечение заготовки, тем больше усилия потребуется, чтобы сломать ее.

Однако показатели жесткости у разных материалов не одинаковые. Одни обладают хрупкостью, другие — эластичностью. Предельно допустимое напряжение для каждого определяется с помощью механических испытаний. Результат считается достигнутым, когда на поверхности образца появляются внешние признаки нарушения целостности. Они могут выражаться в виде разрушения или излома. Для последнего применяется термин «предел текучести». Первое говорит о хрупкости, второе — о пластичности.

Оба понятия связаны с предельным напряжением, при котором нарушается прочность материала. Рассмотрим более подробно, как разграничены эти два понятия.

Напряжение и текучесть

Жесткость материалов можно разделить на такие два понятия, как хрупкость и пластичность:

Первое предполагает разрушение структуры образца уже при малых воздействующих силах. Эластичные материалы сопротивляются внешнему воздействию, оставляя лишь остаточную деформацию в виде излома. Отсюда следует, что для пластичных элементов критерием непрочности служит изгиб, так как он наступает раньше, чем полное разрушение.

Для того чтобы загнуть образец, нужно приложить меньше усилий, чем для разрыва. Поэтому для пластичных деталей предельным напряжением является предел текучести. Хрупкие изделия тоже обладают текучестью, но для них этот показатель слишком мал.

Напряжение, которое возникает в поперечном сечении образца, называют расчетным. Далее мы рассмотрим его подробнее.

Формулы для расчета напряжения

Расчет предельных напряжений выполняется по следующее формуле:

s — нормальное напряжение, направленное перпендикулярно поверхности изделия;

s(пред.) — предельное напряжение, которое приводит к полному разрушению образца или к его деформации, и для пластичных (мягких) материалов значение подразумевает предел текучести, а для хрупких элементов — предел прочности;

n — нормированный коэффициент запаса прочности, который необходим для компенсации временных перегрузок на рабочие конструкции, выполненные из этого материала.

Для расчета касательных нагрузок используют формулу:

t — касательное напряжение;

v — коэффициент Пуассона, который применяется к конкретному материалу конструкции.

Заключение

Показатель напряжения является важным параметром для расчета прочности рабочей конструкции. Он используется при проектировании несущих элементов. Помогает определить степень выполнения деталью своей функции и ее срок службы.

Источник

Физика — Поурочные планы к учебникам Мякишева Г. Я. и Касьянова В. А. 11 класс Лабораторная работа по теме «Определение числа витков в обмотках трансформатора» — Производство, передача и использование электрической энергии — Колебания и волны

Задание: определите число витков в обмотке трансформатора.

Оборудование: трансформатор лабораторный; источник переменного напряжения 12 В; авометр АВО-63; провод изолированный.

Содержание и метод выполнения работы

Для определения числа витков в обмотке трансформатора с неизвестными параметрами можно воспользоваться тем свойством трансформатора, что в режиме холостого хода отношение напряжений на первичной U₁ и вторичной U₂ его обмотках равно отношению числа витков ω₁ в первичной обмотке к числу витков ω₂ во вторичной обмотке:

Намотав на сердечник трансформатора вторичную обмотку с известным числом витков ω₂ и, измерив напряжение U₂ на первичную обмотку, можно определить число витков ω₁ в первичной обмотке:

Порядок выполнения работы

1. Намотайте вторичную обмотку из 20-40 витков на сердечник исследуемого трансформатора.

2. Подключите выводы первичной обмотки трансформатора к источнику переменного напряжения U₁ = 12 В, измерьте напряжение U₂ на вторичной обмотке. По измеренным значениям напряжения U₁ и U₂ и известному числу витков ω₂ во вторичной обмотке, определите число витков ω₁ в первичной обмотке.

Предложите способ определения предельного значения напряжений, которое можно подавать на первичную обмотку трансформатора. Определите это предельное напряжение экспериментально.

Источник
Читайте также: Как избавиться от человека способы