labMDOŚ10nasza, Wojciechowski Jacek


Wozniak Sławomir

LABORATORIUM MECHANIKI

DOŚWIADCZALNEJ

Grupa: 34C

Nr ćwiczenia:

10

TEMAT:

Drgania swobodne belki. Pomiar parametrów

dynamicznej odporności na pękanie przy pomocy

instrumentowanego młota spadowego.

DATA:

11.01.2001

OCENA:

PODPIS:

1.Wstęp .

Powszechnie zakłada się że własności mechaniczne metali nie zależą od prędkości odkształcenia . W rzeczywistości jednak własności te są zależne od prędkości odkształcenia , chociaż dla metali w dość szerokim zakresie małych prędkości odkształcenia wpływ ten jest pomijalnie mały . Zakres ten oczywiście umowny i jest on różny dla różnych metali , ale orientacyjnie można powiedzieć , że przy prędkościach odkształcenia rzędu dε/dt<103 s-1 ich wpływ na własności np. plastyczne można pominąć. Przy większych prędkościach odkształcenia ich wpływ na zachowanie się metali ma charakter zarówno ilościowy i jakościowy i nie może być pominięty przy formułowaniu związków fizycznych .

Maksymalny zakres prędkości odkształcenia dε/dt , stosowany w badaniach doświadczalnych metali , zawiera się w wielu rzędach dziesiętnych mierzonych w s-1 .Jako statyczną krzywą umocnienia przyjmuje się zazwyczaj krzywą otrzymaną przy prędkościach rzędu 10-4 s-1.

W widmie prędkości odkształcenia wyróżnia się następujące zakresy :

Konstrukcje mechaniczne , budowlane są często poddawane obciążeniom z dużymi prędkościami . Bezwładność materiału powoduje ,że w obciążanym dynamicznie elemencie generowane są dodatkowe obciążenia , których zmiana jest na ogół rozbieżna w fazie z zewnętrznym wymuszeniem . Propagujące fale sprężyste i drgania próbki powodują złożony stan naprężeń . Odpowiedz materiału w wierzchołku szczeliny na zewnętrzne obciążenia , czyli współczynnik intensywności naprężeń K1 , nie jest już liniową funkcją przemieszczenia punktu przyłożenia siły . Jest to funkcja oscylująca wokół statycznej wartości , przy czym amplituda zmienia się w czasie . Sytuacja taka powoduje ,że zachowanie się sprężystej próbki dynamicznie obciążonej zależy od wielu parametrów : masy bijaka, prędkości uderzenia , podatności maszyny .

Pomiar krytycznej , dynamicznej wartości współczynnika intensywności naprężeń K1d .

Pomiar K1d może mieć miejsce tylko dla materiałów kruchych , dla których naprężenia oblicza się w oparciu o liniową teorię sprężystości Wyznacza się ją na instrumentowanym młocie spadowym . Parametr K1d wyznacza się na próbkach typu Chapry`ego , które różnią się od klasycznych tym , że na dnie karbu inicjuje się szczelinę zmęczeniową o długości około 1mm . Prędkość uderzenia bijaka nie powinna na ogół przekraczać 505 m/s . Na tak przygotowanym stanowisku przeprowadza się próbę i rejestruje siłę w funkcji czasu . Na ogół otrzymany wykres charakteryzuje się silnymi oscylacjami o zmniejszającej się w czasie amplitudzie . Od wielkości oscylacji zależy sposób analizy otrzymanych krzywych w celu wyznaczenia K1d. Jeśli zanikają to proponuje się tzw. Analizę prawie statyczną , polegającą na zarejestrowaniu sygnału siły wraz z momentem inicjacji wzrostu pęknięcia .

Moment inicjacji wzrostu pęknięcia oszacować można w różny sposób . Dla materiałów bardzo kruchych moment ten utożsamiany jest z maksymalna siłą występującą tuż przed jej gwałtowną redukcją . Bardziej wiarygodny rezultat otrzymuje się jednak stosując jedną z metod : pomiar momentu spadku naprężeń przed frontem szczeliny oraz pomiar sygnału magnetycznego generowany przez inicjowany wzrost pęknięcia.

Pomiar krytycznej dynamicznej wartości całki J1d .

Całka J opisywać zachowanie się materiałów sprężysto-plastycznych zawierających szczelinę . Całka J jest niezmiennicza od konturu całkowania . Dla ciął plastycznych całka J jest różnicą pomiędzy energiami potencjalnymi dwóch prawie identycznych , obciążonych elementów różniących się jedynie długością szczeliny da .Ta pozornie błaha w definicji całki J dla ciała nieliniowo sprężystego i plastycznego ma istotne znaczenie . W przypadku obciążenia z dużymi prędkościami , całka J przestaje być całką niezmienniczą od drogi całkowania ze względu na fakt oddziaływania wierzchołka pęknięcia z wielokrotnie odbitą falą sprężystą od powierzchni próbki .Nie traci jednak sensu fizycznego definicja całki J jako różnica energii potencjalnych dwóch obciążonych próbek różniących się jedynie o długość szczeliny da .Prawdziwy zatem jest wzór :

0x01 graphic

η-parametr określający kształt próbki,

bo-początkowa długość nie pękniętego odcinka próbki ,

BN-efektywna grubość próbki. (B=BN dla próbki gładkiej

Krytyczną wartość całki można by bez problemu obliczyć pod warunkiem , że będzie znane pole A pod krzywą F-s w momencie inicjacji wzrostu szczeliny . Metody wyznaczania wartości całki J można podzielić ze względu na ilość użytych próbek :

Metoda wielu próbek .

Polega na wykreśleniu „dynamicznej” krzywej J-R. W tym celu wykonuje się kilka identycznych próbek z zainicjowaną szczeliną zmęczeniowa. Próbki te obciąża się na młocie spadowym wyposażonym w sztywny zderzak . Rolą zderzaka jest zatrzymanie bijaka młota w taki sposób , aby za każdym razem otrzymać inny przyrost długości szczeliny . Oznacza to , że próbka pozostaje nie złamana a część energii kinetycznej bijaka młota zostaje przejęta przez sztywne uderzenie bijaka w zamocowane ograniczniki .Za każdym razem rejestruje się P(t) i kreśli wykres P-s. Można więc określić powierzchnię A dla każdego przyrostu szczeliny da. Długość szczeliny mierzy się po próbie ( po dołamaniu próbki ) na mikroskopie warsztatowym .Następnie wykreśla się wykres J-R ze wszystkimi ograniczeniami jak w przypadku wyznaczania całki J dla metod statycznych . Przeciążcie się linii regresji z linią stępienia określa nam wartość J1d.

2. Wyniki przeprowadzonego doświadczenia.

Wyniki wyznaczania dynamicznej odporności na pękanie dla materiałów sprężysto-plastycznych (dynamiczna

całka J) metodą wielu próbek.

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

Wyznaczenie dynamicznej całki J

0x01 graphic

-parametr określający kształt próbki (dla próbki trójpunktowo zginanej =2)

A-energia (pole pon krzywą P-S)

A=10,991kJ

b0-długość nie pękniętego odcinka próbki przed frontem szczeliny

bo=W-a0

W-szerokość próbki

W=10,2mm

a0-początkowa długość szczeliny

a0=3,094mm

bo=7,016mm

BN- efektywna grubość próbki

BN=B=10mm

a-Przyrost długości pęknięcia

a=1,969mm

0x01 graphic

J=309,35 N/mm

Uzyskaliśmy punkt o współrzędnych (309,35;1,969) dalsze punkty niezbędne do wyznaczenia krzywej J-R podane zostaną przez kolejne grupy.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Historia gimnazjum 2 podrecznik w2015 Jacek Chachaj Janusz Drob Leszek Wojciechowski
4 ŚMIERĆ ŚWIĘTEGO WOJCIECHA
Lepiej usługiwać innym niż sobie, Kazania Słowa Bożego, Jacek Filończyk, 02 Usprawiedliwienie przez
kielich św wojciecha
MOTYL JADOWITY, ► BOSO PRZEZ ŚWIAT - WOJCIECH CEJROWSKI
OSTATNIA WIOSKA, ► BOSO PRZEZ ŚWIAT - WOJCIECH CEJROWSKI
TEORIA STOSUNKÓW MIĘDZYNARODOWYCH, Uczelnia - notatki, prof. dr hab. Sebastian Wojciechowski
Pytania Czerska, UG Finanse i Rachunkowość LIC, FIR I Sem 2011, Podstawy Zarządzania I sem (W. dr Wo
a MOJA SCIAGA DO Wojciechowsiego sciaga-sformułowanie pierwszej zasady dynamiki Newtona, Egzamin
sciaga by jacek, UE IiE ISIZ, Prezentacje - Sroka, Sroczka, sizm i simeb materiały exam
Rachunkowość wykład 14, Rachunkowość - Jacek Jaworski
projekt ze środków nr2, Transport Polsl Katowice, 6 semestr, Studia 6, Materiały Jacek, Środki trans
rach w2 3 4, UG Finanse i Rachunkowość LIC, FIR I Sem 2011, Podstawy Zarządzania I sem (W. dr Wojcie
dest od wojciecha
labMDOŚ10

więcej podobnych podstron