Ćwiczenia laboratoryjne z wytrzymałości materiałów

Opis

Niniejszy skrypt przeznaczony jest dla studentów studiów stacjonarnych oraz niestacjonarnych I stopnia na kierunku budownictwo. Omówiono w nim ćwiczenia laboratoryjne realizowane w ramach wytrzymałości materiałów. Jest to przedmiot prowadzony przez Zakład Wytrzymałości Materiałów w Instytucie Konstrukcji Budowlanych Politechniki Poznańskiej. Autorzy skryptu zakładają, że czytelnik zna metody wyznaczania wykresów sił przekrojowych w płaskich układach prętowych oraz potrafi wyznaczyć podstawowe charakterystyki geometryczne przekroju pręta. Spis treści1. Wstęp 7 2. Statyczna próba rozciągania stali 9 2.1. Budowa ciał stałych 9 2.2. Stal budowlana 13 2.3. Stan naprężenia 14 2.4. Stan odkształcenia 18 2.5. Osiowe rozciąganie 21 2.6. Próba rozciągania stali w temperaturze pokojowej 23 2.7. Wyniki statycznej próby rozciągania stali 26 2.8. Modele matematyczne materiału 32 2.9. Wyznaczenie stałych materiałowych 33 3. Tensometria elektrooporowa 36 3.1. Prąd elektryczny 36 3.2. Podstawy magnetyzmu 43 3.3. Indukcja elektromagnetyczna 46 3.4. Definicja tensometrii 52 3.5. Tensometry elektrooporowe 52 3.6. Mocowanie tensometrów elektrooporowych 54 3.7. Rozszerzalność termiczna 56 3.8. Układ pomiarowy 56 3.9. Równania fizyczne 61 3.10. Rozety tensometryczne 64 3.11. Stanowisko do badania belki 67 3.12. Odkształcenia i naprężenia w przekroju belki 68 3.13. Przemieszczenia belki 71 3.14. Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego 72 3.15. Stanowisko do badania tensometrycznego kratownicy płaskiej 72 3.16. Odkształcenia i naprężenia w przekroju pręta kratownicy płaskiej 73 3.17. Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego 80 4. Badanie elastooptyczne 81 4.1. Ruch drgający 81 4.2. Zjawiska falowe 84 4.3. Fale elektromagnetyczne 88 4.4. Światło 92 4.5. Zjawisko dwójłomności wymuszonej 103 4.6. Stanowisko do badań elastooptycznych 108 4.7. Wyznaczenie stałej elastooptycznej 109 4.8. Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego 113 5. Zginanie proste i ukośne w pręcie 114 5.1. Stan naprężenia przy zginaniu ukośnym 114 5.2. Przemieszczenia przy zginaniu prostym i ukośnym 118 5.3. Stanowisko badawcze 125 5.4. Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego 127 6. Wyznaczanie modułu Kirchhoffa 128 6.1. Stan naprężenia przy działaniu momentu skręcającego 128 6.2. Kąt skręcenia pręta o przekroju kołowym i pierścieniowym 131 6.3. Laserowy pomiar kąta skręcenia 134 6.4. Wyznaczenie modułu Kirchhoffa 135 6.5. Stanowisko badawcze 136 6.6. Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego 138 7. Wyznaczanie siły krytycznej 139 7.1. Zjawisko utraty stateczności prętów ściskanych osiowo 139 7.2. Siła krytyczna 139 7.3. Metoda Southwella 145 7.4. Stanowisko badawcze 145 7.5. Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego 148 Aneks 149 A1. Przyrządy pomiarowe 151 A1.1. Czujnik zegarowy 151 A1.2. Suwmiarka 151 A1.3. Katetometr 153 A1.4. Siłomierz pałąkowy 157 A1.5. Teodolit 159 A2. Tablice do wyznaczania sił przekrojowych w kratownicach płaskich 161 A2.1. Informacje ogólne 161 A2.2. Siły przekrojowe w kratownicy płaskiej 162 A3. Analiza zdjęć 179 A3.1. Program OpenOffice Draw 179 A3.2. Wykorzystanie programu Draw do elastooptyki 189 A3.3. Wykorzystanie programu Draw do wyznaczania przemieszczeń 192 A4. Statyczna próba rozciągania stali – opracowanie 199 A4.1. Dane doświadczalne 199 A4.2. Wyznaczenie modułu Younga i współczynnika Poissona 200 A5. Tensometria elektrooporowa – opracowanie – przykład 1 202 A5.1. Dane doświadczalne 202 A5.2. Analiza stanu naprężenia w przekroju belki 203 A5.3. Analiza ugięć belki 205 A6. Tensometria elektrooporowa – opracowanie – przykład 2 210 A6.1. Dane doświadczalne 210 A6.2. Analiza stanu naprężenia w przekroju belki 211 A6.3. Analiza ugięć belki 213 A7. Tensometria elektrooporowa – opracowanie – przykład 3 215 A7.1. Dane doświadczalne 215 A7.2. Siły przekrojowe wyznaczone doświadczalnie 216 A7.3. Siły przekrojowe wyznaczone teoretycznie 217 A7.4. Porównanie wyników 222 A8. Tensometria elektrooporowa – opracowanie – przykład 4 223 A8.1. Dane doświadczalne 223 A8.2. Siły przekrojowe wyznaczone doświadczalnie 224 A8.3. Siły przekrojowe wyznaczone teoretycznie 225 A8.4. Porównanie wyników 230 A9. Elastooptyka – opracowanie 232 A9.1. Dane podstawowe 232 A9.2. Dane doświadczalne – katetometr 235 A9.3. Wyznaczenie stałej elastooptycznej – katetometr 235 A9.4. Dane doświadczalne – analiza zdjęcia 236 A9.5. Wyznaczenie stałej elastooptycznej – analiza zdjęcia237 A10. Zginanie ukośne – opracowanie – przykład 1 239 A10.1. Dane podstawowe 239 A10.2. Dane doświadczalne – papier milimetrowy 241 A10.3. Przemieszczenia – papier milimetrowy 242 A10.4. Dane doświadczalne – analiza zdjęć 243 A10.5. Przemieszczenia – analiza zdjęć 245 A11. Zginanie ukośne – opracowanie – przykład 2 247 A11.1. Dane podstawowe – papier milimetrowy 249 A11.3. Przemieszczenia – papier milimetrowy 250 A11.4. Dane doświadczalne – analiza zdjęć 251 A11.5. Przemieszczenia – analiza zdjęć 252 A12. Wyznaczenie modułu Kirchhoffa – opracowanie – przykład 1 255 A12.1. Dane doświadczalne 255 A12.2. Wyznaczenie modułu Kirchho