Co to jest tensometria? Przedstaw metody tensometryczne.

Tensometria jest to punktowa metoda pomiarów odkształceń materiału badanej konstrukcji, pozwala wyznaczyć odkształcenia badanego ciała tylko w punkcie przyłożenia tensometru.

Podział metod tensometrycznych:

Tensometria mechaniczna podział:
mechaniczne; mechaniczno-optyczne; strunowe;

Tensometria elektryczna:
Rezystancyjne, indukcyjne, elektrodynamiczne, piezoelektryczne, pojemnościowe

Napisz podstawowe równanie tensometrii oporowej i skomentuj je. Co to są rozety tensometryczne i do czego służą?

ΔR/R = k * ε

ΔR/R - sygnał elektryczny. Sygnał jest tym większy im większa jest wartość k

k współczynnik czułości odkształceniowej tensometru lub stała czułości tensometru lub stała tensometru

ε - sprężyste wydłużenie względne drutu

Rozeta tensometryczna - jest to układ kilku tensometrów (co najmniej dwóch) ułożonych bardzo blisko siebie na powierzchni badanego ciała umożliwiający jednoczesny pomiar odkształceń.

Tensometr - czujnik, służący do pomiaru naprężenia , pomiaru odkształceń w punkcie. W praktyce pomiar tensometryczny polega na pomiarze odkształcenia i obliczeniu naprężenia w oparciu o przyjęty związek fizyczny (np. prawo Hooke'a).

W tensometrii elektrooporowej wykorzystuje się zjawisko zmiany oporności elektrycznej przewodnika wynikającej z jego wydłużenia lub skrócenia. Podczas odkształceń w próbce występują odkształcenie w tensometrze druciki wydłużają się lub skracają, ulega zmianie przekrój co za tym idzie oporność. Zmianę oporności rejestruje sprzęt pomiarowy następuje przeliczenie na odkształcenie. Zmianę oporności rejestruje sprzęt pomiarowy, następnie na odkształcenie. Pojedynczy tensometr mierzy odks

Rozeta tensometryczna - jest to układ kilku tensometrów (co najmniej dwóch) ułożonych bardzo blisko siebie na powierzchni badanego ciała umożliwiający jednoczesny pomiar odkształceń.

Do wykonywania pomiarów bardzo niewielkich zmian oporności tensometrów stosuje się tensometryczne układy pomiarowe Jednym z takich układów jest mostek Wheatstone'a.

ztałcenia w jednym kierunku.

Izokliny są to miejsca geometryczne punktów na powierzchni badanego modelu, które wyznaczają naprężenia główne o takich samych kierunkach
b) Izochromy są to miejsca geometryczne punktów na powierzchni badanego modelu, które wyznaczają miejsca w których różnica naprężeń głównych jest stała.σ₁ - σ₂ = const

c) Izopachy są to miejsca geometryczne na powierzchni badanego modelu, które wyznaczają punkty w których suma naprężeń głównych ma stałą wartość.

Na czym polega zjawisko mory?

Zjawisko mory polega na nałożeniu na siebie w jednej płaszczyźnie dwóch powtarzalnych struktur geometrycznych (np. linii) powoduje powstanie trzeciej struktury w postaci układu jasnych i ciemnych prążków, które nazywane są obrazem mory.

Jak zjawisko mory jest wykorzystywane w badaniach stanu odkształceń i naprężeń?

Metoda mory w badaniach odkształceń polega na:

- ścisłemu związaniu z powierzchnią badanego przedmiotu siatki, zwanej siatką roboczą lub odkształceniową, oznaczoną SO

- obserwacji siatki SO przez drugą siatkę, zwaną siatką wzorcową, oznaczoną SW

- w wyniku nałożenia siatek SO i SW powstaje pewien obraz mory

- badany element obciąża się, w wyniku czego jego powierzchnia ulega odkształceniom, związanym z powstałymi naprężeniami

- siatka odkształceniowa SO ulega odkształceniom identycznym z odkształceniami powierzchni, z którą jest związana

- siatka wzorcowa jest cały czas nieruchoma, lecz obraz mory (układ jasnych i ciemnych pasm mory) ulega zmianom, które są dużo większe niż odkształcenia powierzchni, które to wywołały

- na podstawie wielkości i rodzaju zmiany obrazu mory można obliczyć odkształcenia powstałe na powierzchni

- siatki stosowane w tego rodzaju badaniach mają zazwyczaj gęstość rzędu 10-80 linii/mm

- dla takiej gęstości linii, w połączeniu z użyciem światła rozproszonego efekt interferencji i dyfrakcji światła jest zaniedbywany

Jakie sposoby nanoszenia siatek roboczych stosuje się w metodzie mory? Jakie są metody rejestracji obrazów mory?

Sposoby nanoszenia:

- Równoległe

- Kątowe

Dwójłomność naturalna światła jest to podwójne załamanie światła , zjawisko rozdzielenia się promienia świetlnego przechodzącego przez ośrodek anizotropowy na 2 promienie spolaryzowane w płaszczyznach do siebie prostopadłych. Dwójłomność wymuszona to dwójłomność ciał izotropowych nie wykazujących dwójłomności pod wpływem pól elektrycznych lub magnetycznych a także odkształceń mechanicznych. W elastooptyce wykorzystuje się dwójłomność naturalną do wyznaczania stanów naprężeń w badanych materiałach.

Światło spolaryzowane liniowo wytwarza się poprzez zastosowanie polaryzatorów liniowych oraz przy wykorzystaniu dwójłomności naturalnej. Polega to na rozłożeniu wektorów świetlnych padających na polaryzator na składowe prostopadłe do siebie promienie światła, a następnie pochłanianiu selektywnemu jednej ze składowych, światło opuszcza polaryzator jako światło spolaryzowane liniowo.

Polaryzacja kołowa polega na rozłożeniu wektorów świetlnych padających na polaryzator na składowe równoległe do siebie, filtr jest tak wykonany, że promienie świetlne pozostają równoległe, następnie następuje przesunięcie fazowe o kąt Л/2 poprzez odpowiednio dobraną, dla konkretnej długości światła, grubość płytki filtra.

Wyniki te przenosi się dzięki zastosowaniu prawa podobieństwa modelowego, jeśli dla rzeczywistego obiektu O i jego modelu M słuszne jest prawo Hooka to stan naprężeń zależy tylko od stałych materiałowych obiektu i modelu: E i ν - podstawowy warunek spełnienia zależności podobieństwa, podobieństwo fizykalne pomiędzy modelem i obiektem zachodzi wówczas, kiedy wartości jednoimiennych wielkości fizycznych modelu i obiektu są utrzymane w określonym stosunku k - skala podobieństwa. Muszą być spełnione następujące warunki:

- musi być zachowane podobieństwo geometryczne co do kształtu i co do odkształceń

- obciążenia modelu muszą być identyczne co do charakteru i proporcjonalne co do wartości

Otrzymuje się następujące skale:- skala wymiarów liniowych - skala sił - skala naprężeń - skala modułu Younga itp.

Zależność pomiędzy wszystkimi skalami otrzymuje się na podstawie związków pomiędzy wielkościami występującymi w modelu i obiekcie - prawo podobieństwa.

W jaki sposób dokonuje się pomiarów bardzo niewielkich zmian oporności tensometrów oporowych?

Do wykonywania pomiarów bardzo niewielkich zmian oporności tensometrów stosuje się tensometryczne układy pomiarowe . Jednym z takich układów jest mostek Wheatstone'a.

Na czym polega zjawisko mory?

Zjawisko mory polega na nałożeniu na siebie w jednej płaszczyźnie dwóch powtarzalnych struktur geometrycznych (np. linii) powoduje powstanie trzeciej struktury w postaci układu jasnych i ciemnych prążków, które nazywane są obrazem mory.

Jak zjawisko mory jest wykorzystywane w badaniach stanu odkształceń i naprężeń?

Metoda mory w badaniach odkształceń polega na:

- ścisłemu związaniu z powierzchnią badanego przedmiotu siatki, zwanej siatką roboczą lub odkształceniową, oznaczoną SO

- obserwacji siatki SO przez drugą siatkę, zwaną siatką wzorcową, oznaczoną SW

- w wyniku nałożenia siatek SO i SW powstaje pewien obraz mory

- badany element obciąża się, w wyniku czego jego powierzchnia ulega odkształceniom, związanym z powstałymi naprężeniami

- siatka odkształceniowa SO ulega odkształceniom identycznym z odkształceniami powierzchni, z którą jest związana

- siatka wzorcowa jest cały czas nieruchoma, lecz obraz mory (układ jasnych i ciemnych pasm mory) ulega zmianom, które są dużo większe niż odkształcenia powierzchni, które to wywołały

- na podstawie wielkości i rodzaju zmiany obrazu mory można obliczyć odkształcenia powstałe na powierzchni

- siatki stosowane w tego rodzaju badaniach mają zazwyczaj gęstość rzędu 10-80 linii/mm

- dla takiej gęstości linii, w połączeniu z użyciem światła rozproszonego efekt interferencji i dyfrakcji światła jest zaniedbywany

Co to jest elastooptyka? Jakie narzędzia stosuje się w elastooptyce? Elastooptyka jest to doświadczalna metoda wyznaczania naprężeń w przezroczystych ciałach. Do wyznaczania tych wielkości używa się polaryskopów.

Co to jest dwójłomność naturalna, a co o jest dwójłomność wymuszona? Jak się je wykorzystuje w elastooptyce? Dwójłomność naturalna światła jest tto podwójne załamanie światła , zjawisko rozdzielenia się promienia świetlnego przechodzącego przez ośrodek anizotropowy na 2 promienie spolaryzowane w płaszczyznach do siebie prostopadłych. Dwójłomność wymuszona to dwójłomność ciał izotropowych nie wykazujących dwójłomności pod wpływem pól elektrycznych lub magnetycznych a także odkształceń mechanicznych.W elastooptyce wykorzystuje się dwójłomność naturalną do wyznaczania stanów naprężeń w badanych materiałach.

W jaki sposób wytwarza się światło spolaryzowane liniowo, a jak spolaryzowane kołowo? Światło spolaryzowane liniowo wytwarza się poprzez zastosowanie polaryzatorów liniowych oraz przy wykorzystaniu dwójłomności naturalnej. Polega to na rozłożeniu wektorów świetlnych padających na polaryzator na składowe prostopadłe do siebie promienie światła, a następnie pochłanianiu selektywnemu jednej ze składowych, światło opuszcza polaryzator jako światło spolaryzowane liniowo. Polaryzacja kołowa polega na rozłożeniu wektorów świetlnych padających na polaryzator na składowe równoległe do siebie, filtr jest tak wykonany, że promienie świetlne pozostają równoległe, następnie następuje przesunięcie fazowe o kąt Л/2 poprzez odpowiednio dobraną, dla konkretnej długości światła, grubość płytki filtra.

Co to jest polaryskop? Jakie rodzaje polaryskopów wykorzystuje się w elastooptyce? Polaryskop - para identycznych polaryzatorów, z których jeden nazywany jest analizatorem, o zgodnych (polaryskop równoległy) lub ortogonalnych (polaryskop skrzyżowany lub tzw. krzyż polaryzacyjny) kierunkach przepuszczania obu elementów. Typy polaryskopów: liniowe (oba polaryzatory są liniowe) kołowe (oba polaryzatory kołowe o tej samej skrętności).

Jakie prawo dotyczące dwójłomności wymuszonej jest wykorzystywane w elastooptyce. Napisz wzory i skomentuj je. W elastooptyce wykorzystuje się prawo Wertheima . n₁ = n ₀ + c₁ * σ₁ + c₂ * σ₂ - współczynnik załamania dla składowej A₁ n₂ = n ₀ + c₂ * σ₁ + c₁ * σ₂ - współczynnik załamania dal skałdowej A₂ n₀ - współczynnik załamania dla tarczy nieobciążonej c₁,c₂ - bezwzględne stałe elastooptyczne σ = (λg/Kc)( ε₁ - ε₂ ) ?? ε₁ - ε₂ = m * K εm ?? K εm = K ε/g ?? σ = m *λ

Współczynnik Poissona (υ) -jest stosunkiem odkształcenia poprzecznego do odkształcenia podłużnego przy osiowym stanie naprężenia. Współczynnik Poissona jest wielkością bezwymiarową i nie określa sprężystości materiału, a jedynie sposób w jaki się on odkształca.

Jeżeli w przypadku materiału izotropowego w rozpatrywanym punkcie ciała wyróżnimy kierunek m i jeżeli w tym punkcie jedynie naprężenie σm ≠ 0

V = E_n/E_m E - odkształcenie/ n - dowolny kierunek prostopadły do m

R_h - granica proporcjonalności (naprężenia, przy którym odkształcenia są jeszcze wprost proporcjonalne do tych naprężeń)

R_0,05 (R_sr) - granica sprężystości (naprężenia, które w rozciąganej próbce powodują powstanie trwałych odkształceń plastycznych równych 0,05%

R_e - wyraźna granica plastyczności oznaczana jako R_e - są to naprężenia, które w rozciąganej próbce powodują powstanie znacznych wydłużeń trwałych, nawet bez wzrostu wartości siły rozciągającej. Dla stali, która nie posiada R_e należy oznaczyć tzw. umowną granicę plastyczności równą naprężeniom wywołującym trwałe odkształcenia względne = 0,2%.

R_m - wytrzymałość stali na rozciąganie ( powoduje zniszczenie próbki, odkształcenia wywołane max wartości naprężenia)

R_u - zrywające (rzeczywiste max naprężenia w rozciąganej próbce)

Naprężenia główne- ekstremalne wartości naprężeń normalnych które występują przy takim obrocie płaszczyzny gdy znikają naprężenia styczne

.

Naprężenia normalne- powodują odkształcenie liniowe

Deplanacja przekroju (wypaczenie )- możliwość przemieszczenia przekroju wzdłuż osi pręta gdy ograniczymy deplanację powstają naprężenia normalne.

Stałe materiałowe:

E- moduł Younga (inaczej moduł odkształcalności liniowej albo moduł sprężystości podłużnej wielkość uzależniająca odkształcenie liniowe ε materiału od naprężenia σ, jakie w nim występuje w zakresie odkształceń sprężystych)
.

γ- współczynnik Poissona jest stosunkiem odkształcenia poprzecznego do odkształcenia podłużnego przy osiowym stanie naprężenia. Współczynnik Poissona jest wielkością bezwymiarową i nie określa sprężystości materiału, a jedynie sposób w jaki się on odkształca.

Jeżeli w przypadku materiału izotropowego w rozpatrywanym punkcie ciała wyróżnimy kierunek m i jeżeli w tym punkcie jedynie naprężenie σm ≠ 0 V = E_poprzeczne/E_podłużne

Stałe Lamégo (λ i μ), G- stała Kirchoffa - to stałe materiałowe materiału izotropowego wprowadzone przez Gabriela Lamé. Stałe te zostały wprowadzone ponieważ upraszczają zapis prawa Hooke'a dla materiałów izotropowych. Jednostką obu stałych jest paskal.

---