1 8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020 INSTRUMENTI I METODE ZA DINAMIČKA ISPITIVANJA KOSNTRUKCIJA Kod instrumenata za statička ispitivanja prikazano je pretvaranje merenih veličina (pomeranja i dilatacija) u tzv. omski otpor.....merne trake Većina pretvarača se koriste kako za statička tako i za dinamička ispitivanja Osim mernih traka postoje i drugi pretvarači Pretvarači 8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020 Princip rada drugih pretvarača je promena induktivnosti, i u tom slučaju to su induktivni pretvarači ili reduktori Mogu da rade na principu: ......Pretvarači Promene zazora prilikom pomeranja (tako indukovana struja se dovodi u vezu sa pomeranjem)
17
Embed
INSTRUMENTI I METODE ZA DINAMIČKA ISPITIVANJA … · 2020. 5. 6. · 8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020 INSTRUMENTI I METODE ZA DINAMIČKA ISPITIVANJA
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
INSTRUMENTI I METODE ZA DINAMIČKAISPITIVANJA KOSNTRUKCIJA
Kod instrumenata za statička ispitivanja prikazano je pretvaranje merenih veličina (pomeranja i dilatacija) u tzv. omski otpor.....merne trakeVećina pretvarača se koriste kako za statička tako i za dinamička ispitivanjaOsim mernih traka postoje i drugi pretvarači
Pretvarači
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
Princip rada drugih pretvarača je promena induktivnosti, i u tom slučaju to su induktivni pretvarači ili reduktori
Mogu da rade na principu:
......Pretvarači
Promene zazora prilikom pomeranja (tako indukovana struja se dovodi u vezu sa pomeranjem)
2
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
......Pretvarači - induktivni
Promene broja namotaja u kome se indukuje struja (tako indukovana struja se dovodi u vezu sa pomeranjem)
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
......Pretvarači – akustičkiPrincip rada: Promena dužine zategnute strunePromena dužine baze menja stepe zategnutosti
strune a time i naprezanje. Naprezanje se meri merenjem frekvencije slobodnih oscilacija strune , Savarov zakon:
γπ
γσ
FlEIg
lgf 2
2
22
44+=tačnost: (1-2) x 10-6
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
INSTRUMENTI I METODE ZA DINAMIČKAISPITIVANJA KOSNTRUKCIJA
Instrumenti za dinamička ispitivanja su tako koncipirani da se pomoću njih mogu prihvatiti, na određeni način uvećati i prikazati u formi grafičkih zapisa promenljive veličine u funckiji vremena.
Ovi instrumenti baziraju na različitim principma (električni, akustički,...), a kod svih je potrebno ostvariti: Prihvatanje mrene veličinepojačanjezapis u funkciji vremena
4
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
Vibrometre – instrumente za merenje linijskih pomer.Torziometre – instrumenti za merenje uglovnih pomeranjaAmplitudometre – instrumenti za merenje amplituda vibr.Akcelerometri – instrumenti za merenje ubrzanjaFrekvecmetri – instrumenti za merenje frekvencija vibr.Ekstenzometri – instrumenti za merenje lokalnih deformacija pri delovanju dinamičkih opterećenja (rade na principu merenja otpora, indukcije ili akustičkih veličina)
Prema tome šta se meri imamo:
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
Ukoliko instrumentima možemo dobiti i grafički prikaz:
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
...Instrumenti za dinamička ispitivanja
Primenom raznih reduktora, mogu se dinamičke veličine pretvoriti u električne:
9
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
...Instrumenti za dinamička ispitivanjaŠema upotrebe mernih traka pri dinamičkim merenjima:U aparaturu je uključen i oscilograf, kao i poseban uređaj
za pravljenje grafičkog zapisa.
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
...Instrumenti za dinamička ispitivanja
Može biti integrisan oscilograf i pisač, u tom slučaju imamo tzv. Datacorder – multifunkcionalna aparatura koja omogućava dobijanje grafičkog i numeričkog zapisa
10
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
...Instrumenti za dinamička ispitivanjaDinamički ekstenzometar: elektromagnetni instrument čija se karaktereistika menja u
zavisnosti od odstojanja pokretnog i nepokretnog dela instrumenta
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
...Instrumenti za dinamička ispitivanja
Sistemi za akviziciju podataka: MGCplus + software
11
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
Primer: Zapis pri dinamičkom ispitivanju za različite brzine kretanja
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
Ostale mogućnosti ekstenzometara za merenje dinamičkih uticaja
a) Mebrana b) Ram c) Konzolni stap(svi elementi su tanki, pa su naponi mali, te isti rade
samo u elastičnom domenu
12
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
MEHANIČKI EKSTENZOMETRI
Primer konzole: D = (4/3) * (l 2/ d) * e
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
FrekvencmetarKod nekih konstrukcija (dinamčki opterećeni temelji mašina i sl.) potrebno je odrediti samo amplitudu i/ili frekvenciju sopstvenih oscilacija. Ovo iz razloga što u zavisnosti od ovih parametara čovek različito reaguje na vibracije (prijatno, neprijatno, štetno ili nije štetno)
13
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
Pick-up frekvencmetra (prijemnik vibracija)
radi na pijezoelektričnom principu
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
Globalni blok dijagram frekvencmetra
14
8-Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda– 2019/2020
AmplitudometriRade na različitim principima, a konstrukcije mogu biti
vrlo jednostvane:
Konstrukcija sa ugibomer satom, može se očitati pomeranje (opseg) ako frekvencije nisu velike
Konstrukcija sa tzv. vibro-značkama
Bazira na nesposobnosti čovečijeg oka da registruje položaj repera za manje od 1/7 sec., i vidi se razmazana figura
Osnove inercijalnog principa rada instrumenata za dinamička merenja __________________________________________________________________________________________________________________
INSTRUMENTI ZA DINAMIČKA ISPITIVANJA – Osnove inercijalnog principa merenja
Instrumenti za dinamička ispitivanja su tako koncipirani da se pomoću njih mogu prihvatiti, na određeni način uvećati i
prikazati u formi grafičkog ili digitalnog/numeričkog zapisa merene veličine promenljive u funckiji vremena.
Konstrukcije instrumenata koje su se primenjivale prilikom dinamičkih ispitivanja su:
� Vibrometri – instrumenti za merenje linijskih pomeranja
� Torziometri – instrumenti za merenje uglovnih pomeranja
� Amplitudometri – instrumenti za merenje amplituda pomeranja
� Brzinomeri – instrumenti za merenje brzine
� Akcelerometri – instrumenti za merenje ubrzanja
� Frekvncmetri – instrumenti za merenje frekvencija vibracija
� Ekstenzometri – instrumenti za merenje lokalnih deformacija
Pre razvoja računarstva, u cilju dobijanja zapisa merenih veličina, primenjivale su se verzije instrumenata sa
odgovarajućim zapisom na papiru ili foto-osetljivoj papirnoj traci koja se kreće određenom brzinom.
Na foto-osetljivoj papirnoj traci optičkim zrakom vršeno je osvetljavanje trake, na koji način se iscrtavo dijagram promene
merene dinamičke veličine tokom vremena. U tom slučaju smo imali odgovarajuće modifikacije ovih instrumenata, kao
na primer:
� Vibrografi – instrumenti za merenje linijskih pomeranja sa zapisom
� Torziografi – instrumenti za merenje obrtanja sa zapisom
� Amplitudograf – instrumenti za merenje amplitude pomeranja sa zapisom
� Akcelerografi – instrumenti za merenje ubrzanja sa zapisom
Prilikom sprovođenja dinamičkih ispitivanja moguće je primenjivati više pristupa izvršenju merenja:
� direktni
� kinematički
� dinamički (inercijalni).
Direktni pristup izvršenju mernja tokom dinamičkih ispitivanja podrazumeva merenja instrumentima odnosno oznakama
postavljenim direktno na konstrukciji za koje nije potrebna referenca. Ovakav pristup se primenjuje kod merenja
dilatacija mernim trakama ili pomeranja laserskim i video sistemima u kom slučaju se na konstrukciju postavljaju
odgovarajuće oznake na tačkama konstrukcije čije se pomeranje prati, kako je prikazano na sllic.
Direktna dinamička merenja na konsturkcijama
dilatacija (levo) i pomeranja laserskim i video sistemima (desno)
Osnove inercijalnog principa rada instrumenata za dinamička merenja __________________________________________________________________________________________________________________
Dinamički (inercijalni) pristup izvršenju mernja tokom dinamičkih ispitivanja ne zahteva odgovaruću referencu, već se
instrumenti direktno postavljaju na konstrukciju. Primenjuje se za merenje pomeranja, brzina i ubrzanja.
Inercijalni pristup dinamičkim merenjima: amplitudometar (levo) vibgrograf (desno)
Dispozicija sistema konstrukcija-instrument
za slučaj merenja dinamičkim (inercijalnim) principom
Osnove inercijalnog principa rada instrumenata za dinamička merenja __________________________________________________________________________________________________________________
Polazeći od II-Newton-vog zakona primenjenog na kretanje mase ugrađene u instrumentu ��� � ���, dobija se
оdgovarajuća diferencijalna jednačina kretanja mase u instrumentu u vertikalnom pravcu
��� ��� ���� ��� ��� � 0
a oznakama:de sumasa- m , krutost opruge - k i viskozno prigušenje c .
Za pretpostavljeno periodično kretanje konstrukcije - kružnom frekvencijom �����/���, odnosno frekvencijom �� ��/2� ����, �� � �� !" sin��&� ��� � � �� !" cos��&� ��� � �) �� !" sin��&� Uz smenu * � �� ���, koja fizički predstavlja relativno pomeranje mase instrumenta u odnosu na konstrukciju,
dobija se jednačina �*� *� �* � ��)�� !" sin��&�
Za sopstvenu frekvenciju +, i relativno prigušenje -, +, � .�/� i - � /�2�+,� Dobija se jednačina *� 2-+,)*� +,* � �)�� !" sin��&� Rešenje jednačine se traži u obliku *�&� � */�&� *0�&�. Opšte rešenje odgovarajuće homogne jednačine */�&�, za
početne uslove *1 � *�0� i *�1 � *� �0�, prema */�&� � �23456 7*1 8��+9&� :� ;<:;3454=�>?�+9&�@ gde
dω predstavlja sopstvenu frekvenciju sistema sa prigušenjem +9 � +,.1 -)
S obzirom da član �2B456 → 0 kada & → ∞ , deo rešenja */�&� koji zavisi od početnih uslova naziva se početni ili
prolazni odgovor (transient). Ukupnan odgovor
*�&� � */�&� *0�&� prikazan je na slici u poređenju sa ustaljenim odgovorom, a za usvojene parametre i kretanje
= 3.1416 rad/sec....fn= 0.5 Hz.... =10.... = 0.1....fi= 3.1214 rad
uH(t)+uP(t)
uP(t)
Osnove inercijalnog principa rada instrumenata za dinamička merenja __________________________________________________________________________________________________________________
odnosno u *� �&� � *� !" cos��& N� sa odgovarajućom amplitudom *� !" � � OPQRS\U
.�V2\U�U<W3U\U
S obzirom da je amplituda brzine (maksimalna brzina kretanja konstrukcije), za slučaj periodičnog kretanja u tački
registrovanja (merenja) prema određena veličinom ��� !" � ��� !", evidentno je da je odnos brzina u tački merenja na
konstrukciji i registrovane brzine instrumentom određen izrazom
y(t
) / u
(t).
....m
m
Osnove inercijalnog principa rada instrumenata za dinamička merenja __________________________________________________________________________________________________________________
oscilacija dinamičkog sistema instrumenta - tipčna vrednost za akcelerometar
i ostale parametre identične kao tokom prethodne analize.
Am
plif
ica
tio
n fa
cto
r -
D-a
mp
l
Osnove inercijalnog principa rada instrumenata za dinamička merenja __________________________________________________________________________________________________________________