E-book details

Metody eksperymentalne w mechanice i budowie maszyn

Metody eksperymentalne w mechanice i budowie maszyn

Paweł Pyrzanowski

Ebook

Opracowanie przybliża ogólne zagadnienia związane z zastosowaniem metod eksperymentalnych w praktyce inżyniera i naukowca zajmującego się problemami mechaniki oraz budowy i eksploatacji maszyn. W szczególny sposób przedstawiono współczesne metody pomiaru przemieszczeń i odkształceń – zarówno punktowe, jak i polowe, kładąc nacisk na możliwe źródła błędów i sposoby ich eliminacji lub zmniejszania ich wpływu na wyniki badań. Autor kierował się przy tym swoimi wieloletnimi doświadczeniami pracy na uczelni, w tym w realizacji projektów badawczych, oraz współpracy z przemysłem. W kolejnych rozdziałach opisano ogólne zagadnienia związane z przygotowaniem i prowadzeniem badań eksperymentalnych; zaprezentowano podstawowe metody badawcze w zagadnieniach związanych z mechaniką i budową maszyn, ze szczególnym uwzględnieniem pomiarów przemieszczeń i odkształceń, które należą do najczęściej wykonywanych badań eksperymentalnych; omówiono bardzo istotne w obecnych czasach zagadnienia związane z cyfrowymi technikami obróbki sygnału, w tym podstawy przetwarzania analogowo-cyfrowego i filtrom cyfrowym, a także zagadnienia związane z kartami pomiarowymi, wyjaśniając główne ich parametry i pozwalając na ich optymalny wybór i użytkowanie.

SPIS TREŚCI

Wykaz ważniejszych oznaczeń 10

1. Wstęp 11

2. Rola badań eksperymentalnych w mechanice i budowie maszyn 13

2.1. Zasady przygotowania i prowadzenia eksperymentu 13

3. Metody pomiaru podstawowych wielkości mechanicznych 24

3.1. Pomiar wielkości geometrycznych 24

3.1.1. Przetwornik rezystancyjny 25

3.1.2. Przetwornik indukcyjny 25

3.1.3. Przetwornik pojemnościowy 27

3.1.4. Enkoder magnetyczny 27

3.1.5. Enkoder optyczny 28

3.1.6. Optyczny pomiar wymiarów metodą cienia 29

3.2. Pomiar punktowy odkształceń 30

3.2.1. Ekstensometry mechaniczne 34

3.2.2. Ekstensometry mechaniczno-optyczne 35

3.2.3. Ekstensometry tensometryczne 36

3.2.4. Tensometry elektrooporowe (rezystancyjne) 37

3.2.4.1. Budowa i podstawy działania tensometru elektrooporowego 37

3.2.4.2. Przetwarzanie sygnału tensometrycznego 40

3.2.4.3. Pomiar złożonego stanu odkształcenia za pomocą tensometrów 45

3.2.4.4. Podstawowe źródła błędów w pomiarach tensometrycznych 50

3.2.4.5. Kalibracja mostka tensometrycznego 67

3.2.5. Tensometry piezoelektryczne 69

3.2.6. Ekstensometry światłowodowe 73

3.2.6.1. Podstawowe informacje o światłowodach 73

3.2.6.2. Siatki Bragga 74

3.3. Pomiar polowy przemieszczeń i odkształceń 76

3.3.1. Metoda elastooptyczna 79

3.3.1.1. Podstawy elastooptyki 79

3.3.1.2. Polaryzacja światła 81

3.3.1.3. Podstawy działania polaryskopu 83

3.3.1.4. Praktyczne układy polaryskopów i ich użycie 86

3.3.1.5. Przykłady użycia metody elastooptycznej 90

3.3.1.6. Określanie stałej elastooptycznej materiału 95

3.3.2. Metoda mory geometrycznej 96

3.3.3. Metody interferometryczne 99

3.3.3.1. Optyka falowa 100

3.3.3.2. Podstawy interferometrii holograficznej 102

3.3.3.3. Interferometr Michelsona 103

3.3.3.4. Interferometr siatkowy 105

3.3.3.5. Elektroniczna interferometria plamkowa 110

3.3.4. Określenie rzędu prążka 114

3.3.5. Metoda cyfrowej korelacji obrazu 116

3.3.5.1. Pomiary 2D 117

3.3.5.2. Pomiary 3D 122

3.3.5.3. Przykłady użycia metody DIC 123

3.4. Metoda pomiaru zmiany rezystancji 126

3.4.1. Podstawy metody 127

3.4.2. Przykłady zastosowania 128

3.5. Pomiar sił i momentów 132

3.5.1. Pomiar siły 133

3.5.2. Pomiar momentu zginającego 134

3.5.3. Pomiar momentu skręcającego 135

4. Techniki cyfrowe w pomiarach 136

4.1. Pomiar analogowy i cyfrowy 137

4.2. Podstawowe kody zapisu cyfrowego 140

4.2.1. Kod 1 z n 141

4.2.2. Naturalny kod binarny 141

4.2.3. Kod uzupełnień do dwóch 142

4.2.4. Kod Graya 142

4.3. Podstawy działania przetworników analogowo-cyfrowych 143

4.3.1. Podstawowe parametry przetworników analogowo-cyfrowych 143

4.3.2. Błędy przetwarzania sygnału 151

4.3.3. Główne typy przetworników analogowo-cyfrowych 153

4.4. Cyfrowa obróbka sygnału 156

4.4.1. Typowe przebiegi sygnałów pomiarowych 157

4.4.2. Ręczna obróbka sygnałów 158

4.4.3. Cyfrowe filtry sygnału 163

4.4.3.1. Szereg Fouriera 163

4.4.3.2. Transformata Fouriera 165

4.4.3.3. Cyfrowe filtry sygnału – typy filtrów 167

4.4.3.4. Rodzaje filtrów 170

5. Karty pomiarowe 173

5.1. Podstawowe interfejsy kart pomiarowych 173

5.2. Główne parametry uniwersalnych kart pomiarowych (Multifunction card) 177

5.2.1. Wejścia analogowe (Analog Input, AI) 177

5.2.2. Wyzwalanie analogowe (Analog Trigger) 185

5.2.3. Wyjścia analogowe (Analog Output, AO) 187

5.2.4. Wejścia/wyjścia cyfrowe (Digital Input/Output, Digital I/O, DIO) 189

5.2.5. Licznik lub zegar cyfrowy (Counter/Timer) 189

5.2.6. Wyzwalanie cyfrowe (Digital Trigger) 190

5.2.7. Wyjście napięciowe (+5 V Power Source) 190

5.2.8. Podłączenia zewnętrzne (Pinout) 190

5.3. Karty specjalizowane 191

5.3.1. Uniwersalne karty wejść analogowych (Universal Analog Input) 191

5.3.2. Karty tensometryczne (Strain Gauge Input, Bridge Input) 192

5.3.3. Uniwersalne karty wejść/wyjść cyfrowych (Digital I/O) 192

6. Podsumowanie 193

Bibliografia 195

  • Title: Metody eksperymentalne w mechanice i budowie maszyn
  • Author: Paweł Pyrzanowski
  • ISBN: 978-83-781-4979-8, 9788378149798
  • Date of issue: 2020-09-10
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_1qzq
  • Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej