Wpływ karbu na rozkład naprężeń przy obciążeniu statycznym .

Celem ćwiczenia jest porównanie rozkładów naprężeń uzyskanych w wyniku przeprowadzonych

pomiarów doświadczalnych z rozkładem teoretycznym w przekroju tarczy osłabionej karbem .

Badaniu została poddana tarcza o szerokości 160 mm i grubości 1 mm ,

osłabiona otworem o średnicy 30 mm .

Stanowisko pomiarowe:

-tarcza osłabiona karbem

-zespół tensometrów oporowych

-układ realizujący obciążenia

-wartość zadawanej siły mierzona jest przy pomocy dynamometru

-wielokanałowy wzmacniacz tensometryczny

Badaniu zostanie poddana prostokątna tarcza ,którą obciążamy siłami rozciągającymi przyłożonymi na dwóch przeciwległych brzegach.

Aby uniknąć punktowego działania sił, obciążenie realizowane jest poprzez przynitowane wielopunktowo uchwyty tarcz. Stwarza to możliwość uzyskania równomiernego rozkładu naprężeń σ_x(y) w bliskiej odległości obciążonych brzegów tarcz.

W przekroju tarczy osłabionym karbem zostały naklejone tensometry oporowe, które spełniają rolę przetworników pomiaro­wych i wraz ze wzmacniaczem tensometrycznym umożliwiają pomiar odkształcenia względnego, jakiemu ule­ga tarcza poddana obciążeniu. Wchodzący w skład stanowiska wzmacniacz

tensometryczny działa na zasa­dzie mostka zrównoważonego tj. po każdorazowej zmianie rezystancji

tensometrów w celu dokonania odczytów należy układ skompensować, tak aby przyrząd pomiarowy wskazał ponownie stan równowagi.

W trakcie wykonywania ćwiczenia tarcza zostanie obciążona siłą P = 40 ; 80 i 120 kG .

Wyznaczenie naprężeń nominalnych

Siła [kG]	40	80	120
[Mpa]	2.452	4.905	7.357
[Mpa]	3.018	6.037	9.055

Powyższe naprężenia policzyłem z następujących wzorów :

Tabela pomiarowa

s _xi = E(e _xio -e _xip )

Wymiary tarczy : Stała tensometru K = 2.02% b = 160 mm d = 1 mm r = 15 mm E = 2.1* 10^5MPa

				Wartość siły P [kG]
Nr.kanału		e xio		P = 40				P = 80							P = 120
				e xip	e xio -e xip	s xi [MPa]			e xip		e xio -e xip		s xi [MPa]				e xip	e xio -e xip		s xi [MPa]
1		0.013210	0.013280	-0.00007		-14.7			0.013305		-0.000095		-19.95		0.013335			-0.000125		-26.25
2		0. 127450	0.012795	-0.00005		-10.5			0.012810		-0.000065		-13.65		0.012830			-0.000085		-17.85
3		0.012990	0.013040	-0.00005		-10.5			0.013050		-0.000060		-12.60		0.013070			-0.000080		-16.80
4		0.012525	0.012570	-0.000045		-9.45			0.012580		-0.000055		-11.55		0.012595			-0.000070		-14.70
5		0.012940	0.01280	-0.00004		-8.4			0.012995		-0.000055		-11.55		0.013005			-0.000065		-13.65
6		0.013610	0.013660	-0.00005		-10.5			0.013680		-0.000070		-14.70		0.013690			-0.000070		-14.70
7		0.013505	0.013555	-0.00005		-10.5			0.013570		-0.000065		-13.65		0.013590			-0.000085		-17.85
8		0.013580	0.013640	-0.00006		-12.6			0.013670		-0.000090		-18.90		0.013695			-0.000115		-24.15

Współczynnik spiętrzenia naprężeń

Siła [kG]	40	80	120
a'k	4.871	1.905	1.623

Obliczenia do wykresów na podstawie wzoru σ_x(_y)= σ_nom(1+ r²/2y² + 3r⁴/2y⁴)

Kanał	y[m]	P=40kG	P=80kG	P=120kG
1	0.055	2.562	5.126	7.688
2	0.040	2.697	5.396	8.093
3	0.035	2.800	5.602	8.402
4	0.020	4.306	8.613	12.919

Wnioski :

Przeprowadzone przeze mnie pomiary potwierdziły występujące zjawisko karbu w badanej próbce . Naprężenie nominalne występujące w przekroju osłabionym otworem znacznie przekraczały nominalne dla normalnych wymiarów próbki . Przeprowadzone pomiary odkształceń próbki pod wpływem siły pozwoliły na obliczenie rzeczywistych naprężeń występujących w przekroju , gdzie występuje karb . Przewyższają one

obliczone empirycznie naprężenia nominalne około 5 razy .

Otrzymane wyniki pokazują jak niebezpieczne i ważne jest w praktyce zjawisko karbu .

Występujące w tym miejscu naprężenia mogą powodować zniszczenie konstrukcji , dlatego w praktyce

należy unikać takiego zjawiska . Uniknięcie karbu można zrealizować za pomocą odpowiedniego

zaprojektowania przejść na granicy występowania największych naprężeń np.: gwałtowne skoki średnic

zastępować stożkiem .

---