Bazela Lesław

IMiR rok II A

Grupa 3

Tensometria

Ćwiczenie 1.

Określenie kierunków i naprężeń głównych dla przypadku osiowo ściskanej tarczy.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie płaskiego stanu naprężenia, przy nieznanych kierunkach naprężeń głównych, oraz zapoznanie się ze sposobami pomiarów przy użyciu tensometrów naprężno-oporowych.

2. Schemat układu pomiarowego.

Badanym układem była stalowa tarcza z naklejoną pomiarową rozetą prostokątną.

3. Pomiary i obliczenia.

Lp.	Kąt	Mo [%]	Mp [%]	M [%]	
1	0	2,81	2,85	0,04	4,102 10^-5
2	45	2,93	2,68	-0,25	-2,56 10^-4
3	90	2,75	2,58	-0,14	-1,43 10^-4

Dane:

Obliczenia:

a. wydłużenie jednostkowe:

b. kierunki i wartości naprężeń głównych:

c. naprężenia na kierunkach dowolnych:

3.Wnioski.

Metoda pomiarów tensometrycznych pozwala na pomiar dokładne określenie odkształceń jednostkowych jak też szereg innych wielkości związanych z odkształceniami względnymi.

Czujniki tensometryczne użyte w ćwiczeniu charakteryzują się dużą dokładnością, małą bezwładnością oraz dużym przełożeniem. Pomiaru odkształcenia tensometrów dokonaliśmy metodą mostka zerowego przy użyciu mostka TSA4. Próbkę stanowił stalowy krążek z naklejoną rozetą pomiarową ustawiony pod dowolnym kątem, poddany ściskaniu siłą P. Wyniki pomiaru tensometrycznego posłużyły do wyznaczenia naprężeń głównych oraz kąta obrotu.

Czynniki wpływające na wielkość błędu pomiarowego:

- konstrukcja mostka, posiadającego skończoną dokładność (Δε=0,01%)

- zaokrąglenia obliczeń analitycznych.

- brak idealnej izolacji czujnika tensometrycznego od wpływów czynników zewnętrznych.

Koło Mohra

Ćwiczenie 2.

Transformacja stanu naprężeń

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest dokonanie pomiaru naprężeń i obliczenie sił wewnętrznych w kratownicy płaskiej, metodą tensometryczną przy użyciu wzmacniacza tensometrycznego.

2. Schemat pomiaru.

Rozciąganiu poddawaliśmy ustrój kratowy, wykonany ze stalowych kątowników skręcanych śrubami. Przedmiotem badań będą przekroje prętów rozciąganych I i II oraz ściskanych III i IV. W ćwiczeniu badamy stan naprężenia w przekroju 1, natomiast w przekroju 2 umieszczony jest czujnik kompensacyjny.

3. Przekrój prętów kratownicy.

Przekrój obciążamy dwoma momentami zginającymi M_X i M_Y oraz siłą N;

4. Pomiary.

Dokonując pomiaru naprężeń w trzech punktach badanego przekroju (A,B,C) i dokonując ich transformacji jesteśmy w stanie wyznaczyć składowe sił wewnętrznych w przekroju. Schemat obliczeń sprowadza się do rozwiązania równań:

ε_A, ε_B, ε_C - wartości odpowiednich odkształceń w badanych punktach A,B,C.

- wartości odpowiednich naprężeń w badanych punktach A,B,C

I_xg, I_yg - główne centralne momenty bezwładności

A - pole przekroju pręta.

E - moduł Younga.

x_A,B,C, y_A,B,C - współrzędne punktów naklejenia tensometrów naprężno-oporowych w odniesieniu od głównych centralnych osi bezwładności.

Rozwiązanie układu równań stanowią równania:

5. Wyniki pomiarów:

Przekrój I:

x₁= 0,594 [cm] y₁= 1,626 [cm] σ₁=-170,3 [kG/cm²]

x₂= -0,891 [cm] y₂= -0,141 [cm] σ₂= 275,7[kG/cm²]

x₃= 0,594 [cm] y₃= -1,626 [cm] σ₃= 207,9 [kG/cm²]

x₄= -0,981 [cm] y₄= 0,141 [cm] σ₄= 307,2[kG/cm²]

Przekrój II:

x₁= 0,594 [cm] y₁= 1,626 [cm] σ₁=-139,0 [kG/cm²]

x₂=-0,891 [cm] y₂= -0,141 [cm] σ₂= 292,9 [kG/cm²]

x₃= 0,594 [cm] y₃= -1,626 [cm] σ₃= 191,0 [kG/cm²]

x₄= -0,981 [cm] y₄= 0,141 [cm] σ₄= 267,8 [kG/cm²]

Moment wypadkowy:

5. Wnioski.

Model obliczeniowy kratownicy zakładamy, że węzły stanowią beztarciowe przeguby , a siły zewnętrzne działające na kratownicę (łącznie z jej ciężarem własnym) przyłożone są w jej węzłach jako siły skupione. Dlatego też w prętach kratownicy powstać mogą jedynie siły ściskające lub rozciągające (osiowe), które wywołują naprężenia normalne o równomiernym rozkładzie stałe na długości pręta.

Rzeczywista kratownica pod wpływem obciążenia ulega odkształceniu, a węzły ulegają przemieszczeniu i obrotowi, ponadto prętów nie można traktować jako połączonych idealnie beztarciowo, czy przegubowo.

Jak widać z wyników pomiarów momenty gnące w badanych przekrojach mają wartości, które nie można uznać jako małe aby można było je pominąć. Stan naprężeń w ustrojach kratownicy wskazuje, że na jej elementy oprócz naprężeń rozciągających w pewnych miejscach działają także naprężenia ściskające.

Momenty działające na kratownice

Naprężenia w prętach kratownicy.

Przekrój I:

Przekrój II:

1

---