WM

Z8/1. ANALIZA STANU NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA – ZADANIE 1

1

Z8/1. ANALIZA STANU NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA – ZADANIE 1

Z8/1.1. Zadanie 1

Dany jest rozciągany płaskownik przedstawiony na rysunku Z8/1.1. Na powierzchni bocznej zostały naklejone dwa tensometry, z których tensometr T1 mierzy odkształcenia podłużne natomiast T2 poprzeczne.

Przekrój płaskownika przedstawia rysunek Z8/1.2. Wyznaczyć wartości modułu Younga oraz współczynnika Poissona dla stali, z której wykonany jest płaskownik.

X

P

T1

Z

T2

P

Y

Rys. Z8/1.1. Płaskownik rozciągany osiowo 3,0

Y=Ygl

0,7

[cm]

Z=Zgl

Rys. Z8/1.2. Wymiary przekroju płaskownika Z8/1.2. Metoda wyznaczenia stałych materiałowych Badany płaskownik należy obciążyć taką siłą rozciągającą aby naprężenie normalne nie przekroczyło granicy proporcjonalności. Rysunek Z8/1.3 przedstawia graficzną interpretację metody wyznaczania modułu Younga oraz współczynnika Poissona. Punkty A i B na wykresie, odpowiadają pewnemu ustalonemu naprę-

żeniu normalnemu σ P

P

X . Należy z wykresu odczytać wartości odpowiednich odkształceń liniowych εX oraz ε P

Y . Moduł Younga wynosi więc

 P

E= tg  = X .

(Z8/1.1)

 PX

Współczynnik Poissona wynosi

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z8/1. ANALIZA STANU NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA – ZADANIE 1

2

σX

[MPa]

B

A

P σ X

α

ε , ε

X

Y

P

ε P

εY

X

[m]

m

Rys. Z8/1.3. Graficzna interpretacja metody wyznaczania stałych stałych materiałowych

 P

=− Y .

(Z8/1.2)

 PX

Odkształcenia liniowe ε P

P

X oraz εY zmierzone są w jednostce

 m ,

(Z8/1.3)

m

która wynosi

1  m=10−6 .

(Z8/1.4)

m

Z8/1.3. Wyznaczenie stałych materiałowych Pole powierzchni przekroju płaskownika zgodnie z wymiarami podanymi na rysunku Z8/1.2 będzie wynosiło

A=3,0⋅0,7 =2,1 cm 2 .

(Z8/1.5)

Tabela Z8/1.1 przedstawia pomierzone w trakcie badania wartości siły rozciągającej oraz odkształceń liniowych. Naprężenia normalne σX wyznaczymy ze wzoru (7.6). Tabela Z8/1.2. przedstawia wartości naprężeń normalnych σX dla odpowiednich wartości siły ściskającej P. Tabela Z8/1.3 przedstawia wartości naprężeń normalnych σX i odpowiadających im wartości odkształceń podłużnych εX i poprzecznych εY.

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z8/1. ANALIZA STANU NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA – ZADANIE 1

3

Tabela Z8/1.1. Wartości doświadczalne.

P





X

Y

[ kN ]

[ m]

[ m]

m

m

12

405

-130

17

524

-163

22

650

-196

Tabela Z8/1.2. Wartości naprężeń normalnych σX.

P





X

X

[ kN ]

[ kNcm 2]

[ MPa ]

12

5,714

57,14

17

8,095

80,95

22

10,48

104,8

Tabela Z8/1.3. Wartości naprężeń normalnych σX i odpowiadających im odkształceń podłużnych εX i poprzecznych εY.







X

X

Y

[ MPa ]

[ m]

[ m]

m

m

57,14

405

-130

80,95

524

-163

104,8

650

-196

Wartości naprężeń normalnych i odkształceń liniowych zaznaczamy w układzie współrzędnych σ−ε.

Rysunek Z8/1.4 przedstawia wykres z danymi z Tabeli 12.3. Dane doświadczalne zostały zaznaczone krzy-

żykami. W następnej kolejności przeprowadzamy proste w taki sposób aby obie przechodziły jak najbliżej punktów doświadczalnych. Przedstawia to rysunek Z8/1.5. Jak widać na tym rysunku oba wykresy nie przechodzą przez początek układu współrzędnych. Spowodowane to jest nieskalibrowaniem mostka tenso-metrycznego, którym mierzyliśmy odkształcenia εX oraz εY. Wykresy liniowe należy przesunąć równolegle o wartości poprawek ε (0)

(0)

X

oraz εY . Wykres zależności pomiędzy naprężeniem normalnym i odkształceniami liniowymi po uwzględnieniu poprawek przedstawia rysunek Z8/1.6. Na wysokości na przykład naprężenia normalnego równego 100 MPa na obu liniach prostych zaznaczamy punkty A i B. Przedstawia to rysunek Z8/1.6. Odczytane z wykresu odkształcenia odpowiadające naprężeniu normalnemu 100 MPa wynoszą

 m

100=517

=0,000517 ,

(Z8/1.6)

X

m

 m

100=−138

=−0,000138 .

(Z8/1.7)

Y

m

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z8/1. ANALIZA STANU NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA – ZADANIE 1

4

120 σX

[MPa]

100

80

60

40

20

[m]

m

0

ε , ε

X

Y

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Rys. Z8/1.4. Dane doświadczalne

120 σX

[MPa]

100

80

60

40

20

[m]

m

ε , ε

0

X

Y

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Rys. Z8/1.5. Wykresy zależności pomiędzy naprężeniami normalnymi i odkształceniami liniowymi Moduł Younga wynosi ostatecznie

100,0

E=

=193400 MPa=193,4 GPa .

(Z8/1.8)

0,000517

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z8/1. ANALIZA STANU NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA – ZADANIE 1

5

120 σX

[MPa]

100

B

A

80

60

40

20

[m]

m

0

ε , ε

X

Y

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Rys. Z8/1.6. Wykresy zależności pomiędzy naprężeniami normalnymi i odkształceniami liniowymi Współczynnik Poissona ostatecznie wynosi

−0,000138

=−

=0,267 .

(Z8/1.9)

0,000517

Dr inż. Janusz Dębiński

Document Outline

  • Z8/1.1. Zadanie 1
  • Z8/1.2. Metoda wyznaczenia stałych materiałowych
  • Z8/1.3. Wyznaczenie stałych materiałowych