LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW	Imię, nazwisko: Grzegorz Dymiński
	Nr ćwiczenia: 4	Data wykonania: 8.11.1999		Data zaliczenia:
Temat ćwiczenia: Tensometria oporowa.	Ocena ze sprawozdania:		Ocena z kolokwium:

ODKSZTAŁCENIA:

Każda rzeczywista konstrukcja podczas obciążania ulega deformacji. Aby poznać deformację i przemieszczenie całej bryły, musimy znać deformacjęi przemieszczenie nieskończenie małego otoczenia każdego punktu tej bryły. Aby określić deformację nieskończenie małego otocenia punktu wybieramy wektor ds₀ przechodzący przez ten punkt a następnie wprowadzamy wektor jednostkowy, współliniowy do ds₀:

Podczas obciążania konstrukcji, wektor ds₀ ulega przemieszczeniu o wektor u oraz zmienia swoją długość (ulega deformacji). Otrzymujemy wówczas wektor ds w punkcie A', przesunięty względem A o wektor u. Deformację nieskończenie małego otoczenia punktu opisujemy następująco:

Wielkość po prawej stronie równania to tensor odkształcenia. Jest to obiekt geometryczny, odwzorowujący wzajemne otoczenia punktów przed i po deformacji. Można również zapisać go inaczej:

Wielkości n1, n2, n3 to kosinusy kierunkowe wektora n (cosα, cosβ, cosγ)

Mając opisany tensor odkształcenia możemy okreśłić długość wektora ds, znając kosinusy kierunkowe możemy go narysować. Następnie wyznaczamy kolejne wektory ds₀ i ds, przechodzące przez punkty A i A' i obliczamy kąty γ. Określając kolejne wektory n2 i n3 i obliczając kolejne kąty γ możemy opisać kształt bryły po deformacji.

TENSOMETRIA:

Tensometria - ogół metod pomiarowych z zastosowaniem przyrządów do dokładnych pomiarów odkształceń. Metoda elektrycznej tensometrii oporowej opiera się na własności fizycznej drutu metalowego, polegającej na zmianie jego oporu wraz z doznawaną zmianą długości. Główne zastosowania:

1. wyznaczenie stanu odkształcenia, a następnie naprężenia w konstrukcjach pracujących statycznie i dynamicznie.

2. Pomiary odkształceń w różnych temperaturach.

3. Pomiary odkształceń związanych z naprężeniami własnymi.

4. Badania zmęczeniowe.

5. Określanie własności mechanicznych metali.

TENSOMETR OPOROWY FOLIOWY:

Tensometry oporowe foliowe są najczęściej stosowane. Składają się z siatki rezystancyjnej w postaci wężykowatej, wykonaną z cienkiej folii metalowej sklejonej pod naciskiem z podkładką nośną wykonaną z folii z tworzywa sztucznego. Część pomiarowa wężyka pokryta jest nakładką foliową z tworzywa sztucznego. Siatkę rezystancyjną wytwarza się tak jak obwody drukowane metodą bezpośrednio po naklejeniu folii na podkładkę nośną.

Własności tensometrów oporowych:

1. duża czułość pozwala mierzyć małe odkształcenia;

2. duża dokładność pomiarów wynikająca z charakterystyki liniowej;

3. niewielkie wymiary;

4. niewrażliwe na drgania i wstrząsy;

5. możliwość rejestracji cyfrowej;

6. łatwość sterowania procesów obciążania i odciążania;

7. łatwa obsługa;

8. można je rozmieszczać na powierzchniach zakrzywionych;

9. łatwe do wytwarzania;

10. kłopotliwe naklejanie na badany element;

11. ulegają uszkodzeniu przy odrywaniu;

12. wrażliwe na temperaturę i wilgoć;

13. występowanie histerezy w pierwszych kilku pomiarach.

Związek między względnym przyrostem oporu a odkształceniem, stanowiący podstawową zależność tensometrii

oporowej ma postać:

odkształcenie ε jest proporcjonalne do względnego przyrostu oporu ΔR/R.

Stała tensometru:

ρ -opór właściwy materiału drutu; ν - liczba Poissona materiału drutu;

Wartość stałej tensometru zależy głównie od materiału, z jakiego wykonany jest drut oporowy, np tensometry wykonane z konstantanu mają k=2.1-2.4. Na wartość stałej k ma również wpływ również sposób ułożenia drutu oporowego, rodzaj kleju, rodzaj materiału podkładki itd. Wartość stałej k wyznacza się doświadczalnie w fabryce.

Tensometr kompensacyjny eliminuje wpływ czynników ubocznych, zwłaszcza temperatury i wilgoci. Powinien być tak dobrany i umieszczony, aby przy zmianie oporności tensometru pomiarowego wskutek czynników ubocznych, następowała identyczna zmiana oporności tensometru kompensacyjnego. Tensometr kompensacyjny powinien pochodzić z tej samej serii co tensometr pomiarowy, naklejony tym samym klejem na element wykonany z takiego materiału jak badana konstrukcja i pracować w tych samych warunkach.

ROZETY TENSOMETRYCZNE:

W przypadku ogólnym nie znamy wartości naprężeń (odkształceń) głównych ani kierunku ich działania w badanym elemencie. Z tego powodu nie możemy zastosować pojedynczego tensometru. Tensory stanu odkształcenia i naprężenia możemy wyznaczyć dopiero wówczas, gdy wyznaczymy wszystkie ich składowe. W ogólnym przypadku każdy z nich ma sześć składowych niezależnych. Ponieważ jednak w miejscach naklejania tensometrów, czyli na powierzchni próbki panuje płaski stan naprężenia, dlatego tensor naprężenia ma trzy składowe a tensor odkształcenia cztery. Aby wyznaczyć interesujące nas wielkości możemy użyć rozety tensometrycznej, którą stanowi zespół co najmniej dwóch, a najczęściej trzech tensometrów. Swoje nazwy rozety przyjmują od sposobu ułożenia w nich elementów składowych. Do najczęściej spotykanych należą rozety prostokątne i rozety delta.

Ogólny wzór określający wartość odkształcenia dla dowolnego kierunku:

Lub zapisując inaczej:

Gdzie ε^α są wartościami odkształceń wskazywanymi przez kolejne tensometry (wielkości znane).

Wartości odkształceń głównych i kat między układem współrzędnych rozety a kierunkami głównymi obliczamy z zależności:

Następnie obliczamy wartości naprężeń korzystając z prawa Hooke'a.

WYNIKI POMIARÓW:

---