background image

3.4. 

Wyznaczanie metodą tensometrii oporowej modułu Younga i liczby Poissona 

 

- 1/5 - 

Politechnika Radomska 

Instytut Mechaniki Stosowanej 

Laboratorium  

Wytrzymałości  Materiałów 

instrukcja do ćwiczenia 

Wyznaczanie metodą tensometrii oporowej  

modułu Younga i liczby Poissona 

 
 
 

I )   C E L   Ć W I C Z E N I A  

Celem  ćwiczenia  jest  wyznaczenie  metodą  tensometrii  oporowej  modułu 

Younga E i liczby Poissona 

ν

 materiału belki poddanej czystemu zginaniu. 

 

I I )   O B O W I Ą Z U J Ą C Y   Z A K R E S   W I A D O M O Ś C I  

Definicja  moduły  Younga  i  liczby  (współczynnika)  Poissona,  wykresy 

momentów  gnących  i  sił tnących dla belek statycznie wyznaczalnych, na-

prężenia  w  belkach,  definicja  czystego  zginania;  przeznaczenie,  budowa 

i zasada działania tensometru elektrooporowego, związek między względ-

ną zmianą rezystancji a odkształceniem tensometru, kompensacja tempera-

turowa. 

 

I I I )   L I T E R A T U R A  

1) Dziewiecki K., Misiak J.: Ćwiczenia laboratoryjne z wytrzymałości ma-

teriałów

,  Wyd.  WSI  Radom  1996,  ćwiczenie  3.4:  „Wyznaczanie  metodą 

tensometrii oporowej modułu  Younga E i liczby Poissona 

ν

 materiału zgi-

nanej belki”

 

2) Dziewiecki K., Misiak J.: Ćwiczenia laboratoryjne z wytrzymałości ma-

teriałów

, Wyd. WSI Radom 1996, p. 1.1: „Tensometria oporowa” 

background image

3.4. 

Wyznaczanie metodą tensometrii oporowej modułu Younga i liczby Poissona 

 

- 2/5 - 

I V )   S T A N O W I S K O   D O   B A D A Ń  

Schematyczny  rysunek  stanowiska  pomiarowego  przedstawia  rys.1.  Na 

stalowej  belce  AB podpartej symetrycznie na podporach C i D  naklejono 

na  odcinku  między  podporami  na  górnej  powierzchni  tensometry  elektro-

oporowe: t

1

t

3

 i t

4

 oraz tensometr t

2

 na dolnej. Tensometry t

1

 i t

2

 naklejono 

wzdłuż  osi  belki,  natomiast  tensometry  t

3

  i  t

4

  w  kierunku  poprzecznym. 

Przy  pokazanym  sposobie  obciążenia  (szalki z równymi obciążnikami za-

wieszone na końcach) belka na odcinku między podporami znajduje się w 

stanie czystego zginania. Tensometr t

1

 jest rozciągany i mierzy odkształce-

nie 

ε

w

  w  kierunku  osi  belki,  natomiast  pozostałe  tensometry  są  ściskane: 

tensometr  t

2

  mierzy  odkształcenie  -

ε

w

, zaś tensometry t

3

 i t

4

 odkształcenie 

w kierunku poprzecznym 

ε

p

=-

νε

w

. Tensometry są włączone do kanałów A i 

B

 wzmacniacza tensometrycznego TT6C. Sposób ich podłączenia, zapew-

niający równocześnie kompensację temperaturową, ilustruje rysunek 2. 

 

Rys.1. Schemat stanowiska pomiarowego 

 

Wymiary stanowiska: a=300

±1

mm, b=50

±0.1

mm, h=10.15

±0.05

mm. 

Błąd względny wartości sił obciążających szalki 

P/P

=±0.5%. 

 

background image

3.4. 

Wyznaczanie metodą tensometrii oporowej modułu Younga i liczby Poissona 

 

- 3/5 - 

 

Rys.2. Sposób podłączenia tensometrów do kanałów wzmacniacza 

 

Związek  między  wydłużeniem  względnym  tensometru 

ε

  a  zmianą 

jego rezystancji 

R

 wywołaną wydłużeniem ma postać: 

0

1

R

R

K

ε

=

 

gdzie: R

0

 – rezystancja tensometru nie odkształconego, K – stała tensome-

tru. 

Rezystancja tensometru po jego odkształceniu równa jest 

(

)

K

R

R

R

R

ε

+

=

+

=

1

0

0

Po  odkształceniu  belki  rezystancje  poszczególnych  tensometrów  zmienią 

się zatem i będą wynosiły 

(

)

(

)

K

R

R

K

R

R

1

0

3

1

0

1

1

1

νε

ε

=

+

=

       

(

)

(

)

K

R

R

K

R

R

1

0

4

1

0

2

1

1

νε

ε

=

=

Napięcie panujące między punktami i B mostka, a tym samym wychyle-

nie 

α

 wskazówki przyrządu, proporcjonalne jest do różnicy rezystancji są-

siednich gałęzi, w których wpięte są tensometry  

 

ε

1

=

ε

w

 

 

t

1

 

  t

3

 

 

ε

3

=-

ν⋅ε

1

 

 

α

A

 

 t

2

 

 

ε

2

=-

ε

1

 

  t

4

 

 

ε

4

=-

ν⋅ε

1

 

  

α

B

 

      kanał A                                                     kanał B 

 U

0

 

 U

0

 

 A 

 

 

 

background image

3.4. 

Wyznaczanie metodą tensometrii oporowej modułu Younga i liczby Poissona 

 

- 4/5 - 

(

)

(

)

(

)

(

)

ν

ε

α

ν

ε

α

+

=

=

+

=

=

1

1

0

1

4

2

0

1

3

1

KR

c

R

R

c

KR

c

R

R

c

B

A

 

Na podstawie powyższych zależności otrzymujemy wartość współczynnika 

Poissona 

B

A

B

A

α

α

α

α

ν

+

=

Wydłużenie względne w kierunku osiowym 

ε

w

 oblicza się z zależności 

A

A

s

s

w

K

α

α

ε

ν

ε

ε





+

=

=

2

1

1

1

 

gdzie:  

α

A

α

B

 – 

odczyty wskazań (działki) na kanałach A i B, 

K=2.15±0.5% - stała użytych tensometrów, 

ε

s

 – zakres pomiarowy ustawiony dla kanału A, 

α

s

=1 – przy odczycie wskazań na górnej części skali (

∆α

A

=

∆α

B

=0.05). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

3.4. 

Wyznaczanie metodą tensometrii oporowej modułu Younga i liczby Poissona 

 

- 5/5 - 

V )   P R Z E B I E G   Ć W I C Z E N I A  

1)  Sprawdzić  podłączenie  tensometrów  do  wzmacniacza  tensometryczne-

go. 

2)  Ustawić belkę symetrycznie na podporach i zawiesić szalki w równych 

odległościach a=300mm od podpór. 

3)  Włączyć wzmacniacz tensometryczny i odczekać ok. 15 minut, po czym 

dokonać odpowiednich regulacji kanałów A i B zgodnie z fabryczną in-

strukcją. Na obu kanałach ustawić zakres pomiarowy 

ε

s

=0.3.  

4)  W razie potrzeby skorygować ustawienie zera. 

5)  Obciążyć szalki siłami  P=100N. Zanotować w tabeli protokołu wartość 

siły obciążającej szalkę.  

6)  Na  obu  kanałach  odczytać  wskazania 

α

A

  i 

α

B

  (na  górnej  części  skali). 

Odczytane wartości zanotować w tabeli protokółu.  

7)  Odciążyć belkę. 

8)  Powtórzyć czynności wymienione w p.4÷7. Liczbę powtórzeń ustalić z 

prowadzącym ćwiczenie.  

9)  Wyłączyć wzmacniacz tensometryczny. 

10)  Wykonać sprawozdanie z ćwiczenia.