Spis treści:

1. Cel ćwiczenia.

2. Opis stanowiska pomiarowego.

3. Wyniki obliczeń.

4. Wnioski.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia wykonywanego przez naszą grupę na laboratorium było porównanie rozkładów naprężeń powstających w tarczy z niesymetrycznym wycięciem w postaci półkola o promieniu r = 30 mm, którą poddano osiowemu rozciąganiu różnymi wartościami sił. W naszym przypadku były to siły rzędu 50 kG, 100 kG, 150 kG. Ćwiczenie pozwoli zauważyć jaki wpływ na rozkład naprężeń w materiale ma jego nierównomierność - karb.

2. Opis stanowiska pomiarowego.

Schemat stanowiska pomiarowego na rys. 1 .W skład stanowiska wchodzą :

• tarcze osłabione karbem 1,

• zespół tensometrów oporowych 2,

• układ realizujący obciążenie 3,

• czujnik pomiaru siły 4,

• wielokanałowy wzmacniacz tansometryczny i rejestrator 5.

Badaniu zostaną poddane tarcze, które będą obciążone siłami rozciągającymi przyłożonymi na przeciwległych brzegach. Aby uniknąć punktowego działania sił, obciążenie realizowane jest równomiernie na przeciwległych brzegach tarczy; stwarza to możliwość uzyskania równomiernego rozkładu naprężeń σx(y) w bliskiej odl. od brzegów.

W przekrojach 1 - 1 tarcz zostały naklejone tensometry oporowe. które spełniają rolę przetworników i wraz ze wzmacniaczem tensometrycznym umożliwiają pomiar odkształcenia względnego, jakiemu ulegają tarcze poddane obciążeniu. Zjawisko tensooporowe polega na tym, że naklejony na badanym el. tensometr (jako czujnik) ulega odkształceniu wraz z tym elementem. Odkształcenie tensometru ( drucika metalowego lub kilku równoległych ) powoduje, że jego opór elektryczny ulega zmianie. Zmiana oporu drutu jest (w granicach prawa Hooke'a) proporcjonalna do zadanego odkształcenia. Tan fakt jest wykorzystywany do pomiaru odkształceń, np. podczas rozciągania lub ściskania prętów lub tarcz. Powyższe stwierdzenia możemy zapisać w postaci związku:

ΔR/R = kε

Gdzie:

R - opór elektryczny drutu

ΔR - przyrost oporu spowodowany odkształceniem tensometru (badanego elementu)

k - tzw. stała tensometru (wsp. czułości tensometru), zależy od materiału, z którego wykonano tensometr; stała k jest podawana przez producenta

ε - odkształcenie względne tensometru (badanego elementu)

Tak więc , w i-tym punkcie pomiarowym:

εpi = (ΔR/R)i 1/k

Wchodzący w skład stanowiska wzmacniacz tensometryczny działa na zasadzie mostka zrównoważonego, tj. po każdorazowej zmianie rezystancji tensomerów w celu dokonania w celu dokonania odczytu należy układ skompensować, tak aby przyrząd pomiarowy wskazał ponownie stan równowagi.

W trakcie wykonywania ćwiczenia tarcze zostaną obciążone siłami 50 kG, 100 kG, 150 kG. Odkształcenia względne εpi mierzone w przekroju 1-1 odpowiadają i-temu tensomerowi odległemu od brzegu tarczy o wielkość di. Naprężenie pomiarowe w i-tym punkcie wynosi więc:

σxi = Eεpi

E- moduł Yuonga dla materiału badanej tarczy.

Rys. 1 Badana tarcza z niesymetryczna.

3. Wyniki obliczeń.

Wymiary tarczy b = 160 mm δ = 1 mm d = 60								Stała tensometru k = 2,15 Moduł Younga E = 2,1 * 10
Nr kanału	di	ε0i						Wartość		siły P
								P = 50					P=100			P = 150
						εxi	εxi-εoi		σxi		εxi	εxi-εoi		σxi		εxi		εxi-εoi	σxi
1	5	14,16	14,205	0,045		0,0945 *10		14,285	0,125		0,2625 *10		14,359		0,195	0,4095 *10
2	20	14,85	14,85	0		0		14,85	0		0		14,945		0,095	0,1995 *10
3	35	13,08	13,815	0,735		1,5435 *10		13,84	0,76		1,596 *10		13,865		0,785	1,6485 *10
4	50	13,815	13,825	0,01		0,021 *10		13,835	0,02		0,042 *10		13,85		0,035	0,0735 *10
5	65	14,05	14,055	0,005		0,0105 *10		14,06	0,01		0,021 *10		14,06		0,01	0,021 *10
6	80	13,94	13,935	-0,005		-0,0105 *10		13,93	-0,01		-0,021 *10		13,0925		-0,015	-0,0315 *10

4. Wnioski.

Przeprowadzone doświadczenie i zilustrowanie go na wykresie pozwoliło nam na wysunięcie stwierdzenia, iż wystąpienie karbu w materiale rozciąganym powoduje wzrost naprężeń w najbliższym jego otoczeniu. W miarę oddalania się od punktu K naprężenia maleją, aby w punkcie C znów wzrosnąć. Kolejne badania pozwoliły nam udowodnić, iż w miarę dalszego oddalania się od punktu C, naprężenia znów uległy spadkowi osiągnąwszy nawet wartości ujemne. Pozwala nam to stwierdzić, iż w tym końcu płyta ulegała naprężeniom ściskającym.

---