Metody eksperymentalne w mechanice i budowie maszyn

Metody eksperymentalne w mechanice i budowie maszyn

rok wydania: 2018
ilość stron: 200
ISBN: 978-83-7814-850-0
oprawa: miękka

Opis

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