MG"11

5.1.3. Przeprowadzenie pomiarów

Doświadczalne wyznaczenie charakterystyki technicznej drgań sprowadza się do zanotowania wielkości amplitudy dla kolejno ustalonych częstości wymuszenia.

Kolejne wartości częstości wymuszenia odczytuje się bezpośrednio z częs-tościomierza (6), a odpowiadające tym częstościom amplitudy — z podłączonego aktualnie przyrządu (opis układu w instrukcji przy ćwiczeniu).

Aby zmierzyć wartość amplitudy, którą reprezentuje elektryczny sygnał na wyjściu układu pomiarowego (5) (rys. 5.3), należy ten układ uprzednio wyska-lować. Obserwując badany układ w czasie drgań stwierdza się, że kształt linii ugięcia w czasie drgań jest identyczny do uzyskiwanego w trakcie obciążenia go siłą skupioną.

Skalowanie polega więc na wywołaniu znanego odkształcenia. W tym celu obciąża się środek płyty dodatkowymi ciężarkami odczytuje wywołane nimi wartości strzałek ugięcia f_t oraz wielkości sygnału elektrycznego X.. Te wartości umożliwiają wyznaczenie przełożenia układu

/ = — £ — [mm/działka]    (5.20)

* i **

oraz rzeczywistej wartości amplitudy drgań masy układu.

Wartość częstości drgań własnych układu u₀ będzie obliczona na podstawie zależności (5.3). Sztywność układu k * k_d wyznaczy się doświadczalnie z zależności

(5.21)

gdzie:

Q_t — przyłożone obciążenia. f_t — towarzyszące tym obciążeniom ugięcie płyty.

a poszukiwaną częstość drgań własnych

(5.22)

wyznaczy się przez podstawienie otrzymanej z (5.21) wartości sztywności oraz znanej wartości drgającej masy a do (5.22).

Po zakończenia skalowania i koniecznych wstępnych przeliczeń należy przystąpić do pomiarów dynamicznych. Ustawia się kolejne wartości częstości wymuszenia p, notuje towarzyszące im wskazania układu pomiarowego i wyznacza, wykorzystując przełożenie /, amplitudę drgań. Dysponując otrzymanymi wartościami sporządza się wykres charakterystyki technicznej drgań. Na jego podstawie wyznacza się maksymalny współczynnik amplifikacji a^. Wykorzystując ten współczynnik oblicza się wartość dynamicznego ugięcia belki (amplitudę drgań)

A * 9o“ou.    (⁵-²³⁾

a następnie wywołującą to ugięcie siłę dynamiczną

F₄*k_dA.    (5.W)

Pozwala to w konsekwencji obliczyć wartość maksymalnych dynamicznych naprężeń w drgającej belce

°<r

(5.25)

Dokumentację przebiegu ćwiczenia należy prowadzić na przygotowanym do tego protokole, a do obliczeń zastosować opracowany na komputer program obliczeniowy. Ćwiczenie należy zakończyć wnioskami.

5.2. Badanie udarności

5.2.1. Czynniki wpływające na kruchość stali

Na podstawie obserwacji przebiegu utraty spójności materiału można wnioskować o jego kruchości. Materiały kruche nie wykazują odkształceń trwałych przed wystąpieniem złomu. Taki sposób niszczenia stanowi duże zagrożenie dla konstrukcji inżynierskich, gdyż od chwili zapoczątkowania pęknięcia do chwili powstania złomu mija bardzo krótki okres, co utrudnia zapobieżenie skutkom awarii. Prędkość propagacji pęknięcia kruchego jest zbliżona do prędkości rozchodzenia się dźwięku.

Kruchość materiałów bada się za pomocą wielu prób, np. próby udarowego zginania, rozciągania, ściskania, skręcania i innych, a miarą kruchości są najczęściej odkształcenia trwale próbek lub praca zużyta na powstanie złomu. Należy podkreślić, że rezultaty prób, w których stosuje się różne sposoby obciążeń, nie mogą być ze sobą wprost porównywalne. Oprócz stanu naprężenia w próbce, również inne czynniki wpływają na kruchość materiału. Materiał znajduje się w stanie kruchości wtedy, gdy podlega on działaniu określonych czynników, takich jak: temperatura, prędkość odkształcenia, stan naprężenia, działanie karbu i inne. Przykład pękania zimą szyn kolejowych dowodzi, że obniżenie temperatury wywołuje kruchość stali. Wpływ temperatury na kruchość stali, mierzony za pomocą pracy zużytej na spowodowanie zniszczę-