POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn			LABORATORIUM MECHANIKI DOŚWIADCZALNEJ
Numer ćwiczenia: 4	Temat ćwiczenia: Pomiar naprężeń metodą tensometrii oporowej.
Imię i nazwisko: Kasza Paweł		Grupa: 33 B		Ocena:	Data: 2000-11-13	Podpis:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie odkształceń, naprężeń i momentów gnących, występujących w warunkach obciążeń monotonicznie zmiennych i cyklicznie zmiennych, belki zginanej. Jak również określenie wskazań rozety tensometrycznej i wyznaczenie wartości odkształceń głównych.

2. Wprowadzenie.

Analizę przeprowadzamy dla tensometru drucikowego, który podlega rozciąganiu. Typowy tensometr drucikowy utworzony jest z cienkiego drutu oporowego w kształcie wielokrotnego wężyka przyklejonego specjalnym klejem do podkładki nośnej wykonanej z tworzywa sztucznego lub papieru. Do końców drutu rezystancyjnego przymocowane są grubsze druty służące do podłączenia tensometru do układu pomiarowego.

Długość tensometru powinna być jak najkrótsza, ponieważ w czasie pomiaru próbujemy uzyskać wartość składowych tensora naprężeń lub odkształceń, które są wielkościami określonymi w punkcie, natomiast dzięki tensometrowi uzyskujemy wartość uśrednioną na określonej długości.

Natomiast aby wyznaczyć kierunki i wartości naprężeń lub odkształceń głównych stosujemy rozety tensometryczne. Stanowi on zespół co najmniej dwóch, a najczęściej trzech tensorów które wg ułożenia mogą być prostokątne lub typu ,,delta”.

3. Przebieg ćwiczenia.

Ćwiczenie 1

Polega ono na tym, że na dwukrotnie podpartą belkę działamy siłą zmienną w czasie i porównujemy teoretyczne wartości odkształceń z rzeczywistymi.

Wymiary charakterystyczne belki:

• b=25 [mm]=0,025 [m]

• h=35 [mm]=0,035 [m]

• x₁=40 [mm]=0,04 [m]

• x₂=65 [mm]=0,65 [m]

• k=2,1

• R_m=1110 [MPa]

• R_e=675 [MPa]

Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy dokonać kalibracji półmostka.

Następnie programujemy przebieg siły realizowanej przez maszynę (sterowanie odbywa się w warunkach kontrolowanej siły):

Na wykresie znajdują się charakterystyczne punkty których współrzędne podajemy w tabeli:

Numer punktu	Siła teoretyczna (odczytana z pliku)	Siła doświadczalna (na podstawie odpowiednich wzorów)	Moment teoretyczny	Moment z doświadczenia
1	Pt= 10116,09 [N]	Pd= 10000 [N]	Mtx1= 202,32 [MPa] Mtx2= 328,77 [MPa]	Mdx1= 200 [MPa] Mdx2= 325 [MPa]
2	Pt= 8039,09 [N]	Pd= 8000 [N]	Mtx1= 160,78 [MPa] Mtx2= 261,27 [MPa]	Mdx1= 160 [MPa] Mdx2= 260 [MPa]
3	Pt= 10140,50 [N]	Pd= 10000 [N]	Mtx1= 202,81 [MPa] Mtx2= 329,56 [MPa]	Mdx1= 200 [MPa] Mdx2= 325 [MPa]

Moduł Younga dla stali 40HM wynosi: E=205716,02 [MPa]

Wskaźnik odporności na zginanie:

• b=25 [mm]=0,025 [m]

• h=35 [mm]=0,035 [m]

W=bh²/6=0,0000051 [m³]

Numer punktu	Odkształcenie teoretyczne (z pliku pomiarowego)	Odkształcenie z doświadczenia	Błąd
1	εt1=0,0001834 εt2=0,0002958	εd1=0,0001906 εd2=0,0003097	Δ εd1=3,7 % Δ εd2=4,4 %
2	εt1=0,0001490 εt2=0,0002385	εd1=0,0001525 εd2=0,0002478	Δ εd1=2,2 % Δ εd2=3,7 %
3	εt1=0,0001857 εt2=0,0002935	εd1=0,0001906 εd2=0,0003097	Δ εd1=2,5 % Δ εd2=5,2 %

Ćwiczenie 2

Polega ono na tym, że na dwukrotnie podpartą belkę działamy siłą zmienną w czasie i porównujemy teoretyczne wartości odkształceń z rzeczywistymi. Wymiary charakterystyczne belki i schemat obciążania pozostają bez zmian.

Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy dokonać kalibracji półmostka.

Następnie programujemy przebieg siły realizowanej przez maszynę (sterowanie odbywa się w warunkach kontrolowanej siły):

Na wykresie znajdują się charakterystyczne punkty których współrzędne podajemy w tabeli:

Charakte-rystyczny punktu	Siła teoretyczna (odczytana z pliku)	Siła doświadczalna (na podstawie odpowiednich wzorów)	Moment teoretyczny	Moment z doświadczenia
Max	Pt= 10091,63 [N]	Pd= 10000 [N]	Mtx1= 201,83 [MPa] Mtx2= 327,97 [MPa]	Mdx1= 200 [MPa] Mdx2= 325 [MPa]
Min	Pt= 4886,98 [N]	Pd= 5000 [N]	Mtx1= 124,50 [MPa] Mtx2= 202,32 [MPa]	Mdx1= 100 [MPa] Mdx2= 162,5 [MPa]

Moduł Younga dla stali 40HM wynosi: E=205716,02 [MPa]

Wskaźnik odporności na zginanie:

• b=25 [mm]=0,025 [m]

• h=35 [mm]=0,035 [m]

W=bh²/6=0,0000051 [m³]

Charakterystyczny punktu	Odkształcenie teoretyczne (z pliku pomiarowego)	Odkształcenie z doświadczenia	Błąd
Max	εt1=0,0001834 εt2=0,0002912	εd1=0,0001924 εd2=0,0003126	Δ εd1= 4,9 % Δ εd2= 7,3 %
Min	εt1=0,0000917 εt2=0,0001467	εd1=0,0000932 εd2=0,0001514	Δ εd1= 1,6 % Δ εd2= 3,2 %

4. Wnioski.

Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, iż wartości teoretyczne siły, momentu i odkształcenia różnią się od wartości doświadczalnych. Wartości momentu i siły teoretycznej są większe od wartości momentu i siły doświadczalnej, natomiast odkształcenie teoretyczne jest mniejsze do odkształcenia z doświadczenia. Dla pierwszej części ćwiczenia błąd średni wynosi 3,62 %, dla drugiej części wynosi 4,25%. Powodem tego może być niedokładne (niesymetryczne) ustawienie belki zginanej, przez co wartości x₁ i x₂ mogą się różnić nieznacznie od wartości przyjętych do obliczeń. Źródłem błędu może być również niedokładne wyzerowanie siły obciążającej oraz wpływ warunków otoczenia.

Strona 1

2

1

Schemat obciążenia belki i naklejenia tensometrów.

3

Tensometr 2

Tensometr 1

Tensometr 1

Tensometr 2

---