Wytyczne do ćwiczeń laboratoryjnych
Ogólne zalecenia
1. Głównym celem ćwiczeń laboratoryjnych jest weryfikacja teorii (i oczywiście
wynikających z nich wzorów praktycznych) poznanych w trakcie kursów mechaniki
budowli i wytrzymałości materiałów poprzez badania doświadczalne. Ma to również
za zadanie ugruntowanie nabytej wiedzy i nabranie pewności inżynierskiej.
2. Najważniejszym celem każdego ćwiczenia jest porównanie wyników analitycznych
danego układu z wynikami doświadczalnymi. Zawsze, o ile jest to możliwe, oprócz
zestawienia wyników w tabelach, należy narysować zachowując skalę wykresy np.
przemieszczeń, odkształceń, zależności σ-ε, itd. Osie wykresów muszą być opisane
z podaniem jednostek.
3. Każde ćwiczenie powinno zawierać analizę porównawczą wyników doświadczalnych
i analitycznych (analiza błędów) i wnioski dotyczące występujących rozbieżności.
W formułowaniu wniosków bardzo pomocna będzie interpretacja wyników w postaci
graficznej, gdzie na jednym wykresie należy zestawić krzywe z wynikami
doświadczalnymi jak i wyznaczonymi analitycznie (wykresy np. przemieszczeń,
odkształceń, itp).
4. Do sprawozdania należy dołączyć tabele pomiarowe wykonywanych ćwiczeń (jako
załącznik w formie oryginalnych zapisów).
5. Każdy zespół sporządza jedno sprawozdanie z każdego ćwiczenia. Termin składania -
4 tygodnie od daty wykonania (lub do końca semestru - termin ostateczny).
Wykonywanie pomiarów
1. Z uwagi na małe wymiary modeli badawczych należy z nimi obchodzić się bardzo
delikatnie. Wszystkie ćwiczenia dotyczą prób statycznych, zatem obciążenia należy
zadawać bardzo powoli, bez szarpań i nagłego opuszczania. Pokrętłami przemieszczać
obciążenie powoli, odczekać ok. 10 sekund po ustabilizowaniu obciążenia i dokonać
odczytów.
2. Do pomiaru przemieszczeń wykorzystano czujniki zegarowe. Na małej skali (malutka
wskazówka) odczytuje się milimetry, zaś na dużej setne części milimetra (podziałka
co 0,01 mm). Nie zerować czujników poprzez obracanie skali setnych części
milimetra, gdyż może to prowadzić do niejednoznaczności odczytów. Np. jeśli mała
wskazówka będzie dokładnie pomiędzy cyframi 1 i 2, a na dużej skali ustawimy
0 (zero) to nie widomo czy odczyt był 1,00 czy 2,00. W tym przypadku na dużej skali
wskazówka powinna pokazywać 50 i wówczas odczyt będzie jednoznaczny 1,50 mm.
Zatem mała skala powinna być sprzężona z dużą. Uwaga dodatkowa : przesuw
prowadnicy czujnika do góry powoduje wzrost odczytu, zaś do dołu - spadek. Odczyt
przemieszczenia polega na odczycie wskazań czujnika przed przyłożeniem obciążenia
(OP - odczyt początkowy) i po przyłożeniu obciążenia (OK- odczyt końcowy).
Przemieszczenie wyznaczamy z prostego wzoru δ=OK-OP ( wartość dodatnia -
przesuw grota czujnika do góry).
3. W niektórych doświadczeniach będzie dokonywany pomiar odkształceń za pomocą
tensometrów z wykorzystaniem tzw. mostka tensometrycznego. Nie zerować
odczytów pokazywanych na aparaturze. Tutaj także należy dokonać odczytu
początkowego OP i końcowego OK (po zmianie obciążenia). Odkształcenie
wyznaczamy wprost jako ε = (OK-OP)×10-6. Dotyczy to wszystkich modeli gdzie są
zastosowane pomiary tensometryczne.
4. Przed przystąpieniem do badań należy pomierzyć geometrię modelu oraz przekrój
poprzeczny. Musi to być zweryfikowane, gdyż mogą wystąpić zmiany w stosunku do
opisów zawartych w skrypcie do ćwiczeń.
5. Należy się dostosować do zaleceń dotyczących sporządzenia sprawozdania
znajdującego się na końcu opisu każdego ćwiczenia (skrypt).
Uwagi szczegółowe
ćwiczenie 6
1. Należy zmierzyć przekrój poprzeczny badanej próbki, aby móc obliczyć naprężenia.
2. Zmiana obciążenia dokonuje sie poprzez przesuwanie ciężarka kręcąc pokrętłem na
końcu dźwigni - delikatnie kręcimy, na dźwigni jest odczyt aktualnego obciążenia
rozciągającego próbkę - skala w niutonach [N].
3. Pomiar tensometryczny odkształceń podłużnego i poprzecznego wykonać zgodnie
podanymi uwagami ogólnymi.
4. Najważniejszy jest tu wykres σ-ε.
ćwiczenie 7
1. W Doświadczeniu 1 należy koniecznie narysować linie ugięcia otrzymane z
doświadczenia i z obliczeń analitycznych - w skali na jednym wykresie.
2. Nie wykonujemy Doświadczenia 4.
ćwiczenie 8
1. W Doświadczeniu 1 i 2 należy koniecznie narysować linie deformacje układu
otrzymane z doświadczenia i z obliczeń analitycznych - w skali na jednym wykresie.
2. W Doświadczeniu 1 obciążenie poziome zadajemy poprzez cięgno i bloczek.
1. W Doświadczeniu 1 i 2 należy koniecznie narysować wykresy odkształceń otrzymane
z doświadczenia i z obliczeń analitycznych - w skali na jednym wykresie. Przy
zginaniu ε=σ/E
2. Głównym celem doświadczeń jest weryfikacja podstawowego założenia zginania
mówiącym o tym, że przekrój poprzeczny płaski przed przyłożeniem obciążenia
pozostaje płaski po deformacji układu wywołanej działaniem obciążenia.
3. Pomiary powtórzyć trzykrotnie, pomiar wykonywać jednocześnie dla obu belek.
ćwiczenie 12
1. W Doświadczeniu 2 należy narysować linie ugięcia otrzymane z doświadczenia i z
obliczeń analitycznych - w skali na jednym wykresie.
2. Punkt przyłożenia obciążenia x wybrać według własnego uznania i koniecznie
pomierzyć.
ćwiczenie 13
1. Początek osi x narysowany w skrypcie na rys. 13.1 (połowa rury) i rys.13.2 (przekrój
kątowy) jest precyzyjnie określony względem badanego przekroju. Zarówno pomiary
doświadczalne jak i obliczone położenie środka zginania mają być odniesione do
pokazanej na odpowiednim rysunku osi x.
2. Nie ma potrzeby obliczania środka zginania dla przekroju kątowego!
ćwiczenie 14
1. Doświadczenie 1 dotyczy skręcania pręta o przekroju zamkniętym, zaś
Doświadczenie 2 o przekroju otwartym (ta sama rura ale rozcięta wzdłuż długości).
Oba przypadki dotyczą skręcania swobodnego, czyli na obu końcach muszą być
zrealizowane warunki swobody deplanacji przekroju. Po przyłożeniu obciążenia nie
znamy wartości kąta obrotu na początku rury - może wystąpić tam obrót z uwagi na
warunki podparcia, czyli ogólnie nie możemy założyć ϕ(0)=0. To co możemy zbadać
to jedynie względną zmianę kąta skręcenia pomiędzy punktami 1 i 2 i porównać z
analizą teoretyczną. Zatem badamy ∆ϕ 12=ϕ 2-ϕ 1 na odcinku 400mm i porównujemy z obliczeniami teoretycznymi.
2. Moment skręcający określamy mnożąc wartość obciążenia przez przyjęte dowolnie
ramię siły. Kąt skręcenia określamy dzieląc wartość przemieszczenia przez ramię
względem osi pręta (teoria małych przemieszczeń).
ćwiczenie 15
1. Wykonać pomiary tylko dla dwóch dowolnie wybranych schematów spośród czterech
możliwych.
2. Pomiar ∆ 0 dokonać w następujący sposób: Od bazy (prosty pręt do którego
zamocowana jest pozioma linijka pomiarowa w środku rozpiętości pręta) zmierzyć
odcinek a na dole pręta (punkt A rys.15.1), odcinek b u góry pręta (punkt B rys.15.1)
i odcinek c w środku rozpiętości pręta. Jeśli pręt byłby prostoliniowy, to c=cp=(a+b)/2.
Jeśli c jest inne, to znaczy że pręt ma wstępne wygięcie ∆ 0=c-(a+b)/2. Linijka
pomiarowa nie ma ustawionego zera dla pręta prostoliniowego. Trzeba wyznaczyć
na niej ten punkt właśnie z zależności cp=(a+b)/2 i od niego mierzyć wygięcie pręta ∆
występujące na wykresie 15.4.
3. Na wykresie 15.4 P oznacza siłę ściskającą pręt, a nie wartość obciążenia
zawieszonego na szalce. Należy zmierzyć ramię siły i szalki względem osi obrotu
ramienia i znając wielkość obciążenia obliczyć kolejno zadawaną siłę P.
4. Jeżeli ∆ ≠
0 0 to już od samego początku pręt jest ściskany i zginany, a maksymalna siła
ściskająca będzie tak zwanym obciążeniem granicznym (a nie siłą krytyczną).
ćwiczenie 16
1. Wykonać pomiar geometri kratownicy i przekroju poprzecznego prętów. Zaznaczyć
na schemacie położenie tensometrów pomiarowych zgodnie z ich miejscem naklejenia
na modelu.
2. Pomiary odkształceń dokonywać przy wzrastającej sile P od 0 do 2000N co 400N oraz
przy odciążaniu też co 400N.
3. Narysować wykresy mierzonych odkształceń poszczególnych prętów w zależności od
siły normalnej każdego pręta zależnej od wielkości obciążenia Ni=Ni(P). Na te same
wykresy nanieść wyniki analizy teoretycznej.
Życzę powodzenia