POLITECHNIKA WITOKRZYSKA W KIELCACH |
LABORATORIUM z WYTRZYMAOCI MATERIAÓW |
||||
Nowakowski Sawomir |
TENSOMETRIA OPOROWA |
||||
WMiBM |
ROK AKAD. 2000/2001 |
|
|||
GRUPA 32A |
WICZENIE 2 |
14.11.2000 r. |
OCENA: |
PODPIS: |
|
Cz teoretyczna.
1.Wstp teoretyczny
Kada konstrukcja po obcieniu zmienia swoje ksztaty - czyli deformuje si. Obiekt, który pozwala opisa deformacj i odwzorowa nieskoczenie mae otoczenie punktu przed i po deformacji nazywamy tensorem odksztacenia ij /i,j = 1,2,3/. Dla bardzo maych odksztace sens obiektu tensorowego mona wyznaczy z nastpujcego wzoru:
gdzie:
dso - modu nieskoczenie maego wektora dso z otoczenia nie zdeformowanego (wektor dso jest wspóliniowy z wektorem n o wspórzdnych nk ,k = 1,2,3}.
ds - modu wektora ds, który to wektor odwzorowuje si w wektor dso po zdeformowaniu otoczenia.
Wielko mona mierzy w pewnym przyblieniu za pomoc tensometrów. Przyblienie to wynika std, e nie mona zbudowa tensometru o nieskoczenie maej dugoci, wielkoci. Dugo tensometru jest zawsze skoczona i nazywa si baz tensometru. Jeli baza tensometru ma dugo so, to mierzona warto bdzie uredniana na tej dugoci i wyniesie:
W przypadku, gdy na so wystpi jednorodny stan odksztacenia bdzie ona równa wartoci w nieskoczenie maym otoczeniu punktu (tzn. równa ).
Zespó tensometrów mierzcych wyduenia waciwe typu równoczenie w kilku kierunkach tego samego otoczenia punktu tworzy tzw. rozet tensometryczn. Zastosowanie rozet umoliwia mierzenie wartoci w kilku dowolnie wybranych kierunkach otoczenia n i otrzymanie wszystkich interesujcych nas wspórzdnych ij wyznaczanych ze wzoru:
Ze wzgldu na sposób w jaki dokonujemy pomiarów, tensometry dzielimy na dwie grupy: elektryczne i mechaniczne. W pierwszej grupie wyróniamy tensometry: rezystancyjne, indukcyjne, pojemnociowe, elektrodynamiczne i piezoelektryczne. W drugiej grupie natomiast tensometry: mechaniczne, optyczno - mechaniczne i strunowe. O zastosowaniu odpowiedniego tensometru decyduj warunki i wymagania pomiaru zwizane z materiaem, ksztatem elementu konstrukcyjnego, rodzajem obcienia, temperatur itd. Najszerzej stosowane s tensometry oporowe i przy ich uyciu wykonywana jest wikszo pomiarów laboratoryjnych i uytkowych.
Metoda tensometrii oporowej opiera si na wasnoci fizycznej drutu metalowego, polegajcej na zmianie jego oporu elektrycznego wraz z zmian dugoci odcinka pomiarowego. Jest to najczciej stosowana metoda pomiaru odksztace. Do najwaniejszych jej zalet nale: wyznaczanie stanu odksztacenia, a nastpnie naprenia w wybranych punktach konstrukcji, przy obcieniach statycznych jak i dynamicznych; pomiary odksztace w wysokich i niskich temperaturach; pomiary stanu odksztacenia zwizanego z polem napre wasnych; badania zmczeniowe; okrelanie wasnoci mechanicznych metali.
Opór elektryczny tensometru wyraa si zalenoci:
gdzie: , l, S oznaczaj odpowiednio: opór waciwy, dugo czynn oraz pole przekroju poprzecznego drutu uytego na wykonanie czujnika.
Zwizek midzy wzgldnym przyrostem oporu a odksztaceniem, stanowicy podstawow zaleno tensometrii oporowej ma posta:
wielko k jest wspóczynnikiem czuoci odksztaceniowej tensometru (staa tensometru) i zaley od rodzaju materiau z jakiego wykonany jest drut oporowy.
Tensometry oporowe w porównaniu z innymi rodzajami tensometrów wyróniaj si nastpujcymi zaletami:
- maj du czuo, co pozwala mierzy bardzo mae odksztacenia;
- wyróniaj si du dokadnoci pomiarów (moliwo stosowania w ukadach pomiarowych wzmacniaczy);
- maj niewielkie wymiary i ma mas;
- s niewraliwe na drgania i wstrzsy, mog pracowa w wysokich temperaturach i cinieniach;
- dziki stosowaniu odpowiednich ukadów pomiarowych informacje o odksztaceniu mona rejestrowa np,: na tamie magnetycznej czy w pamici maszyny cyfrowej;
- zapewniaj atwo sterowania procesów obciania i odciania;
- ich obsuga jest atwa i bezpieczna;
- tensometry mona umieszcza na powierzchniach zakrzywionych;
Wadami tensometrów oporowych s:
- do kopotliwy i zoony charakter czynnoci zwizany z naklejaniem tensometru na badany element;
- przydatno tylko do jednorazowego naklejenia (przy zdejmowaniu prawie zawsze ulegaj uszkodzeniu);
- wraliwo na temperatur i wilgo;
- potrzeb kilkukrotnego wstpnego obciania i odciania ze wzgldu na do wyrane wystpowanie histerezy w pierwszych pomiarach po naklejeniu;
W ukadach pomiarowych stosowanych w tensometrii oporowej mona wyróni cztery podstawowe elementy: cz zasilajc (generator lub ródo prdu), mostek tensometryczny wraz tensometrem pomiarowym; wzmacniacz, urzdzenie rejestrujce zmiany mierzonej wielkoci.
2.Wyniki pomiarów
Wyniki pomiarów i obliczenia w ukadzie trzech tensometrów poczonych w rozet prostoktn:
x2
1 2
2
3 x1
Kty przyjte do oblicze :
1)0° 2) 45° 3) 90°
Nr tensometra |
Wskazanie |
1 |
-0,00005 |
2 |
0,00004 |
3 |
0,00013 |
Obcienie: 2kg
Odksztacenie w ukadzie wspórzdnych {x1,x2}: Odksztacenie w ukadzie wspórzdnych gównych:
|
-5.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
||
e= |
-0.00 |
13.0 |
0.00 |
*10-6 |
||
|
0.00 |
0.00 |
-3.43 |
|
||
|
-5.00 |
0.00 |
0.00 |
|
||
eG= |
0.00 |
13.0 |
0.00 |
*10-6 |
||
|
0.00 |
0.00 |
-3.43 |
|
||
|
-0.25 |
0.00 |
0.00 |
|
sG= |
0.00 |
2.65 |
0.00 |
[MPa] |
|
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
Naprenie w ukadzie wspórzdnych {x1,x2}: Naprenie w ukadzie wspórzdnych gównych:
|
-0.25 |
0.00 |
0.00 |
|
s = |
-0.00 |
2.65 |
0.00 |
[MPa] |
|
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
Wyniki pomiarów i obliczenia w ukadzie trzech tensometrów poczonych w rozet typu ,,delta”:
x2
2
3
1
Kty przyjte do oblicze :
Nr tensometra |
Wskazanie |
1 |
0.00001 |
2 |
0.00013 |
3 |
0.00001 |
1)0° 2) 90° 3) -30°
Odksztacenie w ukadzie wspórzdnych { Naprenie w ukadzie wspórzdnych {x1,x2}:
|
-40 |
5.88 |
0.00 |
|
|
e= |
5.88 |
140 |
0.00 |
*10-6 |
|
|
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
|
-40.19 |
0.00 |
0.00 |
|
|
eG= |
0.00 |
140.19 |
0.00 |
*10-6 |
|
|
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
Odksztacenie w ukadzie wspórzdnych gównych:
Odksztacenie w ukadzie wspórzdnych x1, x2
|
0.041 |
0.959 |
0.00 |
|
s = |
0.959 |
29.41 |
0.00 |
[MPa] |
|
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
Naprenie w ukadzie wspórzdnych x1,x2
Wnioski:
Pomiar za pomoc tensometru jest pomiarem wymagajcym wybrania odpowiedniego miejsca najbardziej naraonego na odksztacenie. W przeprowadzonym wiczeniu miejsce jednak nie byo najbardziej naraonym co byo powodem bdu pomiarowego. Bd móg by spowodowany niedokadnoci odczytu wskaza tensometru.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Wielka płyta wytrzyma jeszcze wiele lat doc
Kształtujemy wytrzyamłość przygotowujemy się do biegu na 2 doc
Wytrzymka rozciÄ…ganie DOC
Wytrzymałość jako cecha sprawności fizycznej człowieka doc
więcej podobnych podstron