Wytyczne do ćwiczeń laboratoryjnych

Ogólne zalecenia

1. Głównym celem ćwiczeń laboratoryjnych jest weryfikacja teorii (i oczywiście

wynikających z nich wzorów praktycznych) poznanych w trakcie kursów mechaniki

budowli i wytrzymałości materiałów poprzez badania doświadczalne. Ma to również

za zadanie ugruntowanie nabytej wiedzy i nabranie pewności inżynierskiej.

2. Najważniejszym celem każdego ćwiczenia jest porównanie wyników analitycznych

danego układu z wynikami doświadczalnymi. Zawsze, o ile jest to możliwe, oprócz

zestawienia wyników w tabelach, należy narysować zachowując skalę wykresy np.

przemieszczeń, odkształceń, zależności σ-ε, itd. Osie wykresów muszą być opisane

z podaniem jednostek.

3. Każde ćwiczenie powinno zawierać analizę porównawczą wyników doświadczalnych

i analitycznych (analiza błędów) i wnioski dotyczące występujących rozbieżności.

W formułowaniu wniosków bardzo pomocna będzie interpretacja wyników w postaci

graficznej, gdzie na jednym wykresie należy zestawić krzywe z wynikami

doświadczalnymi jak i wyznaczonymi analitycznie (wykresy np. przemieszczeń,

odkształceń, itp).

4. Do sprawozdania należy dołączyć tabele pomiarowe wykonywanych ćwiczeń (jako

załącznik w formie oryginalnych zapisów).

5. Każdy zespół sporządza jedno sprawozdanie z każdego ćwiczenia. Termin składania -

4 tygodnie od daty wykonania (lub do końca semestru - termin ostateczny).

Wykonywanie pomiarów

1. Z uwagi na małe wymiary modeli badawczych należy z nimi obchodzić się bardzo

delikatnie. Wszystkie ćwiczenia dotyczą prób statycznych, zatem obciążenia należy

zadawać bardzo powoli, bez szarpań i nagłego opuszczania. Pokrętłami przemieszczać

obciążenie powoli, odczekać ok. 10 sekund po ustabilizowaniu obciążenia i dokonać

odczytów.

2. Do pomiaru przemieszczeń wykorzystano czujniki zegarowe. Na małej skali (malutka

wskazówka) odczytuje się milimetry, zaś na dużej setne części milimetra (podziałka

co 0,01 mm). Nie zerować czujników poprzez obracanie skali setnych części

milimetra, gdyż może to prowadzić do niejednoznaczności odczytów. Np. jeśli mała

wskazówka będzie dokładnie pomiędzy cyframi 1 i 2, a na dużej skali ustawimy

0 (zero) to nie widomo czy odczyt był 1,00 czy 2,00. W tym przypadku na dużej skali

wskazówka powinna pokazywać 50 i wówczas odczyt będzie jednoznaczny 1,50 mm.

Zatem mała skala powinna być sprzężona z dużą. Uwaga dodatkowa : przesuw

prowadnicy czujnika do góry powoduje wzrost odczytu, zaś do dołu - spadek. Odczyt

przemieszczenia polega na odczycie wskazań czujnika przed przyłożeniem obciążenia

(OP - odczyt początkowy) i po przyłożeniu obciążenia (OK- odczyt końcowy).

Przemieszczenie wyznaczamy z prostego wzoru δ=OK-OP ( wartość dodatnia -

przesuw grota czujnika do góry).

3. W niektórych doświadczeniach będzie dokonywany pomiar odkształceń za pomocą

tensometrów z wykorzystaniem tzw. mostka tensometrycznego. Nie zerować

odczytów pokazywanych na aparaturze. Tutaj także należy dokonać odczytu

początkowego OP i końcowego OK (po zmianie obciążenia). Odkształcenie

wyznaczamy wprost jako ε = (OK-OP)×10-6. Dotyczy to wszystkich modeli gdzie są

zastosowane pomiary tensometryczne.

4. Przed przystąpieniem do badań należy pomierzyć geometrię modelu oraz przekrój

poprzeczny. Musi to być zweryfikowane, gdyż mogą wystąpić zmiany w stosunku do

opisów zawartych w skrypcie do ćwiczeń.

5. Należy się dostosować do zaleceń dotyczących sporządzenia sprawozdania

znajdującego się na końcu opisu każdego ćwiczenia (skrypt).

Uwagi szczegółowe

ćwiczenie 6

1. Należy zmierzyć przekrój poprzeczny badanej próbki, aby móc obliczyć naprężenia.

2. Zmiana obciążenia dokonuje sie poprzez przesuwanie ciężarka kręcąc pokrętłem na

końcu dźwigni - delikatnie kręcimy, na dźwigni jest odczyt aktualnego obciążenia

rozciągającego próbkę - skala w niutonach [N].

3. Pomiar tensometryczny odkształceń podłużnego i poprzecznego wykonać zgodnie

podanymi uwagami ogólnymi.

4. Najważniejszy jest tu wykres σ-ε.

ćwiczenie 7

1. W Doświadczeniu 1 należy koniecznie narysować linie ugięcia otrzymane z

doświadczenia i z obliczeń analitycznych - w skali na jednym wykresie.

2. Nie wykonujemy Doświadczenia 4.

ćwiczenie 8

1. W Doświadczeniu 1 i 2 należy koniecznie narysować linie deformacje układu

otrzymane z doświadczenia i z obliczeń analitycznych - w skali na jednym wykresie.

2. W Doświadczeniu 1 obciążenie poziome zadajemy poprzez cięgno i bloczek.

ćwiczenie 10

1. W Doświadczeniu 1 i 2 należy koniecznie narysować wykresy odkształceń otrzymane

z doświadczenia i z obliczeń analitycznych - w skali na jednym wykresie. Przy

zginaniu ε=σ/E

2. Głównym celem doświadczeń jest weryfikacja podstawowego założenia zginania

mówiącym o tym, że przekrój poprzeczny płaski przed przyłożeniem obciążenia

pozostaje płaski po deformacji układu wywołanej działaniem obciążenia.

3. Pomiary powtórzyć trzykrotnie, pomiar wykonywać jednocześnie dla obu belek.

ćwiczenie 12

1. W Doświadczeniu 2 należy narysować linie ugięcia otrzymane z doświadczenia i z

obliczeń analitycznych - w skali na jednym wykresie.

2. Punkt przyłożenia obciążenia x wybrać według własnego uznania i koniecznie

pomierzyć.

ćwiczenie 13

1. Początek osi x narysowany w skrypcie na rys. 13.1 (połowa rury) i rys.13.2 (przekrój

kątowy) jest precyzyjnie określony względem badanego przekroju. Zarówno pomiary

doświadczalne jak i obliczone położenie środka zginania mają być odniesione do

pokazanej na odpowiednim rysunku osi x.

2. Nie ma potrzeby obliczania środka zginania dla przekroju kątowego!

ćwiczenie 14

1. Doświadczenie 1 dotyczy skręcania pręta o przekroju zamkniętym, zaś

Doświadczenie 2 o przekroju otwartym (ta sama rura ale rozcięta wzdłuż długości).

Oba przypadki dotyczą skręcania swobodnego, czyli na obu końcach muszą być

zrealizowane warunki swobody deplanacji przekroju. Po przyłożeniu obciążenia nie

znamy wartości kąta obrotu na początku rury - może wystąpić tam obrót z uwagi na

warunki podparcia, czyli ogólnie nie możemy założyć ϕ(0)=0. To co możemy zbadać

to jedynie względną zmianę kąta skręcenia pomiędzy punktami 1 i 2 i porównać z

analizą teoretyczną. Zatem badamy ∆ϕ 12=ϕ 2-ϕ 1 na odcinku 400mm i porównujemy z obliczeniami teoretycznymi.

2. Moment skręcający określamy mnożąc wartość obciążenia przez przyjęte dowolnie

ramię siły. Kąt skręcenia określamy dzieląc wartość przemieszczenia przez ramię

względem osi pręta (teoria małych przemieszczeń).

ćwiczenie 15

1. Wykonać pomiary tylko dla dwóch dowolnie wybranych schematów spośród czterech

możliwych.

2. Pomiar ∆ 0 dokonać w następujący sposób: Od bazy (prosty pręt do którego

zamocowana jest pozioma linijka pomiarowa w środku rozpiętości pręta) zmierzyć

odcinek a na dole pręta (punkt A rys.15.1), odcinek b u góry pręta (punkt B rys.15.1)

i odcinek c w środku rozpiętości pręta. Jeśli pręt byłby prostoliniowy, to c=cp=(a+b)/2.

Jeśli c jest inne, to znaczy że pręt ma wstępne wygięcie ∆ 0=c-(a+b)/2. Linijka

pomiarowa nie ma ustawionego zera dla pręta prostoliniowego. Trzeba wyznaczyć

na niej ten punkt właśnie z zależności cp=(a+b)/2 i od niego mierzyć wygięcie pręta ∆

występujące na wykresie 15.4.

3. Na wykresie 15.4 P oznacza siłę ściskającą pręt, a nie wartość obciążenia

zawieszonego na szalce. Należy zmierzyć ramię siły i szalki względem osi obrotu

ramienia i znając wielkość obciążenia obliczyć kolejno zadawaną siłę P.

4. Jeżeli ∆ ≠

0 0 to już od samego początku pręt jest ściskany i zginany, a maksymalna siła

ściskająca będzie tak zwanym obciążeniem granicznym (a nie siłą krytyczną).

ćwiczenie 16

1. Wykonać pomiar geometri kratownicy i przekroju poprzecznego prętów. Zaznaczyć

na schemacie położenie tensometrów pomiarowych zgodnie z ich miejscem naklejenia

na modelu.

2. Pomiary odkształceń dokonywać przy wzrastającej sile P od 0 do 2000N co 400N oraz

przy odciążaniu też co 400N.

3. Narysować wykresy mierzonych odkształceń poszczególnych prętów w zależności od

siły normalnej każdego pręta zależnej od wielkości obciążenia Ni=Ni(P). Na te same

wykresy nanieść wyniki analizy teoretycznej.

Życzę powodzenia