Politechnika Świętokrzyska w Kielcach

WMiBM

Laboratorium z Wytrzymałości Materiałów

Ćwiczenie nr :

4

Temat:

Elastooptyka II

GR.302M

Data wykonania ćwiczenia

Daniel Rybak

Ocena:

  1. Wstęp teoretyczny

W celu dokonania pomiarów ułamkowych rzędu izochromy w konkretnym punkcie użyto filtra zwanego ćwierćfalówką. Wstawiany jest on między badany materiał a analizator. Należy obracać analizatorem zmieniając kąt γ, czyli kąt zawarty między drganiem wypadkowym ze składowych drgań, które „opuściły” ćwierćfalówkę wyrażających się po przekształceniach wzorami:

0x01 graphic

0x01 graphic

a osią optyczną analizatora, przy czym:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Aby dokonać pomiaru należy:

- ustawić filtry polaryzacyjne tak, aby przez badany punkt przechodziła izoklina (w tym celu osie ćwierćfalówki muszą się pokrywać z osiami polaroidów),

- obrócić filtry i ćwierćfalówkę o kąt π/4 względem układu współrzędnych polaryskopu,

- obracając analizatorem naprowadzić izochromę najbliższą badanego punktu na ten punkt i wyznaczyć kąt obrotu γ,

- obliczyć rząd izochromy w danym punkcie ze wzoru:

0x01 graphic
, gdzie:

0x01 graphic
rząd izochromy całkowitej naprowadzanej na dany punkt,

0x01 graphic
gdy naprowadzana była izochroma o niższym rzędzie,

0x01 graphic
gdy naprowadzana była izochroma o wyższym rzędzie.

Wykonane pomiary wykorzystujemy do wyznaczenia współrzędnych naprężenia w wybranych punktach.

Badany model to tarcza, w której występuje płaski stan naprężenia. Mamy zatem trzy niewiadome składowe tensora naprężenia: σ11, σ22, σ12 i dwie wartości dane. Potrzeba zatem dodatkowego równania, którym może być jedno z równań równowagi lub równanie nierozdzielności.

Wykorzystując jedno z RR wewnętrznej, wyznacza się składowe tensora naprężenia się tzw. metodą różnic naprężeń stycznych.

Przebiega ona następująco:

- wyznaczamy współrzędną σ12 ze wzoru:

0x01 graphic
, gdzie

0x01 graphic
- parametr izokliny (kąt, jaki tworzą kierunki główne naprężenia w kolejnych badanych punktach względem przyjętego układu współrzędnych)

- wyznaczamy współrzędną σ11 z równania równowagi:

0x01 graphic

po scałkowaniu względem x1:

0x01 graphic
, gdzie:

0x01 graphic
- funkcja, którą wyznacza się z warunków brzegowych

- wyznaczamy współrzędną σ22, która wynika z geometrii kół Mohra:

0x01 graphic

Protokół z badań

Poniżej przedstawiam powiększony fragment tarczy z badanymi punktami. Na rysunkach zaznaczono wyznaczone kąty.

Część I (izoklina nasuwana jest na poszczególne punkty)

0x01 graphic

Część II (izochroma jest nasuwana na poszczególne punkty)

0x01 graphic

Analiza wyników

W tabeli poniżej zamieszam wyniki pomiarów oraz wartości obliczone (kolumny zacienione).

Izochromą naprowadzaną była izochroma rzędu m = 1.

Nr punktu

Parametr izokliny - kąt φ [0]

Kąt pomiędzy wypadkową drgań, a osią analizatora - γ [0]

Rząd izochromy ułamkowej

1

45

90

1,5

2

43

100

1,555556

3

33

58

1,322222

4

29

68

1,377778

5

36

70

1,388889

6

20

22

1,122222

7

23

33

1,183333

8

28

35

1,194444

9

16

172

1,955556

10

18

0

1

11

20

3

1,016667

12

10

138

1,766667

13

12

145

1,805556

14

14

154

1,855556

15

6

102

1,566667

16

7

114

1,633333

17

8

124

1,688889

18

0

70

1,388889

19

0

95

1,527778

20

0

113

1,627778

Po wykonaniu operacji w programie lab. Otrzymaliśmy wykresy naprężęń:.

0x01 graphic

Oraz wyniki współrzędnych naprężeń:

Stale modelu:

Co = 1.30 [N]/cm/rzad; g = 0.93 cm

dx = dy = 4.00 mm

WSPOLRZEDNE NAPREZENIA [N/(mm*mm)]

j sigma11 sigma22 sigma12

1 -0.9067 -0.9067 0.9067

4 -0.9984 -1.6759 0.7609

7 -1.1224 -2.1162 0.5146

10 -1.0704 -2.0485 0.3553

13 -1.0353 -3.0295 0.4439

16 -1.1583 -3.0743 0.2389

19 -1.2005 -3.0476 0.0000

Wnioski: