Politechnika Lubelska |
Laboratorium technologii włókien i kabli światłowodowych |
||||
w Lublinie |
|
||||
Nazwisko: Szyszkiewicz Maliszewski Pławski |
Imię: Andrzej Jacek Paweł |
Semestr ΙΧ |
Grupa ED. 9.3 |
Rok akad. 1998/99
|
|
Temat ćwiczenia: Pomiar właściwości mechanicznych światłowodów |
Data wykonania
|
Ocena
|
Pomiar wytrzymałości na zerwanie włókien światłowodowych.
W ćwiczeniu wykonano próbę wytrzymałości na zerwanie włókien światłowodowych.
Próbie poddano 25 włókien z pokryciem niecentrycznym i 25 włókien z pokryciem centrycznym. Pomiary przeprowadzono na wyciągarce Tiratest 2200, a uzyskane wyniki w postaci wydruku komputerowego stanowią załącznik do sprawozdania.
Wyznaczenie histogramów
Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów sporządzono poniższą tabelę i procentową liczbę próbek, które zostały zarwane przy danym zakresie naprężeń.
s |
liczba próbek |
|
[N/mm^2] |
szt. |
% |
0-500 |
0 |
1 |
500-1000 |
0 |
0 |
1000-1500 |
1 |
2 |
1500-2000 |
2 |
4 |
2000-2500 |
3 |
6 |
2500-3000 |
4 |
8 |
3000-3500 |
7 |
14 |
3500-4000 |
5 |
10 |
4000-4500 |
13 |
27 |
4500-5000 |
12 |
24 |
5000-5500 |
2 |
4 |
Histogram
Wyznaczanie wykresu Weibulla
Punkty wykresu wyznaczono na podstawie pomiarów naprężenia przy zerwaniu, a przedstawia je poniższa tabela ( s- naprężenie, x- numer próbki )
Ln s |
4,65 |
6,92 |
7,47 |
7,59 |
7,60 |
7,76 |
7,80 |
Ln[Ln(50/(50-x))] |
-3,90 |
-3,20 |
-2,78 |
-2,48 |
-2,25 |
-2,06 |
-1,89 |
Ln s |
7,94 |
7,94 |
7,95 |
7,99 |
8,01 |
8,01 |
8,03 |
Ln[Ln(50/(50-x))] |
-1,75 |
-1,62 |
-1,50 |
-1,39 |
-1,29 |
-1,20 |
-1,11 |
Ln s |
8,03 |
8,04 |
8,04 |
8,14 |
8,17 |
8,20 |
8,26 |
Ln[Ln(50/(50-x))] |
-1,03 |
-0,95 |
-0,88 |
-0,81 |
-0,74 |
-0,67 |
-0,61 |
Ln s |
8,26 |
8,28 |
8,30 |
8,33 |
8,33 |
8,34 |
8,34 |
Ln[Ln(50/(50-x))] |
-0,55 |
-0,48 |
-0,42 |
-0,37 |
-0,31 |
-0,25 |
-0,20 |
Ln s |
8,36 |
8,37 |
8,38 |
8,38 |
8,39 |
8,39 |
8,40 |
Ln[Ln(50/(50-x))] |
-0,14 |
-0,09 |
-0,03 |
0,02 |
0,08 |
0,13 |
0,19 |
Ln s |
8,41 |
8,42 |
8,46 |
8,46 |
8,46 |
8,47 |
8,48 |
Ln[Ln(50/(50-x))] |
0,24 |
0,30 |
0,36 |
0,41 |
0,48 |
0,54 |
0,61 |
Ln s |
8,48 |
8,48 |
8,48 |
8,49 |
8,49 |
8,50 |
8,53 |
Ln[Ln(50/(50-x))] |
0,68 |
0,75 |
0,83 |
0,93 |
1,03 |
1,17 |
1,36 |
Wykres Weibulla
Wyznaczanie współczynnika m
Otrzymany wykres Weibulla można rozpatrywać przedziałami ( jest złożeniem kilku prostych ). Współczynnik nachylenia danej prostej jest równy parametrowi m. Obecność kilku parametrów świadczy o różnych przyczynach pęknięci włókna. Wyliczyłem parametr m dla jednej prostej.
Przeprowadzanie testu na odporność ( proof-test ).
Proof-test wykonano dla włókna światłowodowego o parametrach:
długość: l = 240 m
średnica: φ = 125 μm ⇒ przekrój włókna: A= 0.0123 mm2
długość odcinka włókna poddawany naprężeniu: l1 = 0,9 m
czas rozciągania włókna: t = 2 m/s
siła rozciągająca: F = 10 N
Naprężenie działające na włókno podczas proof - testu:
W wyniku przeprowadzenia proof - testu nie można zagwarantować, że badane włókno będzie spełniało parametry nie na całej długości ( zanotowano 4 pęknięcia )
Korzystając z wyników pomiarów przeprowadzonych w ćwiczeniu oraz założenia, że dla badanego włókna parametr n = 94.36, można wyznaczyć parametry uproszczonego wzoru na czas życia włókna światłowodowego:
log t = B- n* log s
B = log t + n*log s =log 2 + 94,36*log(813) ≈ 274,6
więc
log t = 274,6- 94,36* log s
Rozwiązywanie zadań
Wyznaczyć czas życia badanego włókna światłowodowego, na które działa siła naprężająca równa 3 N.
Dane: Szukane:
F = 3 N t = ?
φ = 0,125 μm ⇒ A = 0,0123 mm2
n = 90 + m = 90 + 4,36 = 94,36
B = 274,6
log t = 274,6 - 94,36*log s ⇒ t =
=
=
Odp. Czas życia wynosi
Sprawdzić czy badane włókno może być użyte do produkcji żyroskopu o średnicy d = 3 cm, który ma być sprawny co najmniej przez okres 5 lat.
Dane: Szukane:
d = 3 cm ⇒ r =60 mm t = f(s)
n = 94,36
B = 274,6
Odp. Badane włókno można zastosować do budowy zakładanego żyroskopu
4