Praca zbiorowa pod redakcją: Tadeusza BURCZYŃSKIEGO, Witolda BELUCHA, Antoniego JOHNA LABORATORIUM Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW Autorzy: Witold Beluch, Tadeusz Burczyński, Piotr Fedeliński, Antoni John, Grzegorz Kokot, Wacław Kuś WYDAWNICTWO POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Gliwice 2002
SPIS TREŚCI WSTĘP 7 1. STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA METALI 9 1.1. Cel ćwiczenia 9 1.2. Wprowadzenie 9 1.3. Podstawy teoretyczne 10 1.4. Przebieg ćwiczenia 15 1.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 16 1.6. Przykładowe pytania kontrolne 18 1.7. Literatura 18 2. STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA METALI (WYZNACZANIE MODUŁU SPRĘŻYSTOŚCI POPRZECZNEJ) 19 2.1. Cel ćwiczenia 19 2.2. Wprowadzenie 19 2.3. Podstawy teoretyczne 20 2.4. Przebieg ćwiczenia 24 2.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 26 2.6. Przykładowe pytania kontrolne 27 2.7. Literatura 27 3. PRÓBY UDAROWE 28 3.1. Cel ćwiczenia 28 3.2. Wprowadzenie 28 3.3. Podstawy teoretyczne 3 0 3.4. Przebieg ćwiczenia 33 3.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 35 3.6. Przykładowe pytania kontrolne 36 3.7. Literatura 36 4. DOŚWIADCZALNE SPRAWDZENIE TWIERDZEŃ O WZAJEMNOŚCI PRAC (BETTIEGO) I PRZEMIESZCZEŃ (MAXWELLA) 37 4.1. Cel ćwiczenia 37 4.2. Wprowadzenie 37 4.3. Podstawy teoretyczne 37 4.4. Przebieg ćwiczenia 42 4.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 45 4.6. Przykładowe pytania kontrolne 45 4.7. Literatura 45 5. STATYCZNE POMIARY TENSOMETRYCZNE 46 5.1. Cel ćwiczenia 46 5.2. Wprowadzenie 46 5.3. Podstawy teoretyczne 46 5.4. Przebieg ćwiczenia 54 5.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 57 5.6. Przykładowe pytania kontrolne 58 5.7. Literatura 58
6. ANALIZA STANU NAPRĘŻENIA METODĄ ELASTOOPTYCZNĄ 59 6.1. Cel ćwiczenia 59 6.2. Wprowadzenie do ćwiczenia 59 6.3. Podstawy teoretyczne 59 6.4. Przebieg ćwiczenia 65 6.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 67 6.6. Przykładowe pytania kontrolne 67 6.7. Literatura 68 7. BADANIE PRĘTÓW NA WY BOCZENIE 69 7.1. Cel ćwiczenia 69 7.2. Wprowadzenie 69 7.3. Podstawy teoretyczne 70 7.4. Przebieg ćwiczenia 78 7.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 79 7.6. Przykładowe pytania kontrolne 80 7.7. Literatura 80 8. WYZNACZANIE ŚRODKA ŚCINANIA w PRĘTACH o PRZEKROJACH NIESYMETRYCZNYCH 81 8.1. Cel ćwiczenia 81 8.2. Wprowadzenie 81 8.3. Podstawy teoretyczne 81 8.4. Przebieg ćwiczenia 86 8.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 87 8.6. Przykładowe pytania kontrolne 88 8.7. Literatura 88 9. ZGINANIE UKOŚNE 89 9.1. Cel ćwiczenia 89 9.2. Wprowadzenie 89 9.3. Podstawy teoretyczne 89 9.4. Przebieg ćwiczenia 92 9.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 93 9.6. Przykładowe pytania kontrolne 94 9.7. Literatura 94 10. WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA SPRĘŻYSTOŚCI PODŁUŻNEJ (MODUŁU YOUNGA) W TRAKCIE STATYCZNEJ PRÓBY ROZCIĄGANIA METALI 95 10.1. Cel ćwiczenia 95 10.2. Wprowadzenie 95 10.3. Podstawy teoretyczne 95 10.4. Przebieg ćwiczenia 99 10.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 100 10.6. Przykładowe pytania kontrolne 100 10.7. Literatura 100
11. ZASTOSOWANIE METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH DO ROZWIĄZYWANIA UKŁADÓW PRĘTOWYCH 101 11.1. Cel ćwiczenia 101 11.2. Wprowadzenie 101 11.3. Podstawy teoretyczne 101 11.4. Przebieg ćwiczenia 111 11.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 113 11.6. Przykładowe pytania kontrolne 113 11.7. Literatura 114 12. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH DLA DWUWYMIAROWYCH ZAGADNIEŃ TEORII SPRĘŻYSTOŚCI 115 12.1. Cel ćwiczenia 115 12.2. Wprowadzenie 115 12.3. Podstawy teoretyczne 115 12.4. Przebieg ćwiczenia 124 12.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 125 12.6. Przykładowe pytania kontrolne 125 12.7. Literatura 126 13. ZASTOSOWANIE METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH DO WYZNACZANIA CZĘSTOŚCI DRGAŃ WŁASNYCH I POSTACI DRGAŃ WŁASNYCH 127 13.1. Cel ćwiczenia 127 13.2. Wprowadzenie 127 13.3. Podstawy teoretyczne 128 13.4. Przebieg ćwiczenia 132 13.5. Opracowanie wyników i wytyczne do sprawozdania 133 13.6. Przykładowe pytania kontrolne 133 13.7. Literatura 133 14. DODATEK 134 14.1. Metoda najmniejszych kwadratów 134 14.2. Schemat i instrukcja obsługi mostka tensometrycznego CMT-831 136
WSTĘP Niniejszy skrypt zawiera podstawowe ćwiczenia laboratoryjne z wytrzymałości materiałów, które obejmują doświadczalne badania mechaniczne materiałów, ćwiczenia ilustrujące wybrane twierdzenia oraz zasady znane z teorii sprężystości jak również ćwiczenia z zakresu zastosowania metody elementów skończonych w zagadnieniach wytrzymałościowych. Zadaniem ćwiczeń laboratoryjnych jest praktyczne uzupełnienie treści przedstawianych w ramach wykładu z wytrzymałości materiałów. Skrypt jest naturalnym uzupełnieniem podręcznika: R.Bąk, T.Burczyński: Wytrzymałość materiałów z elementami ujęcia komputerowego, WNT, Warszawa 2001. Skrypt przeznaczony jest głównie dla studentów, którzy kurs przedmiotu - wytrzymałość materiałów - przechodzą na Wydziale Mechanicznym Technologicznym Politechniki Śląskiej w ramach kierunków studiów: mechanika i budowa maszyn, automatyka i robotyka, zarządzanie i inżynieria produkcji oraz wychowanie techniczne. Skrypt może być także przydatny dla studentów innych wydziałów i kierunków studiów. Powstał on w Katedrze Wytrzymałości Materiałów i Metod Komputerowych Mechaniki Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej i jest wynikiem wieloletnich doświadczeń autorów, którzy prowadzą zajęcia z wytrzymałości materiałów. Autorzy wyrażają nadzieję, że niniejszy skrypt będzie pomocny dla studentów w przygotowaniu i wykonaniu ćwiczeń laboratoryjnych. Gliwice, styczeń 2002 r. Autorzy