Przedmiotem wynalazku jest sposób okreslania stalych sprezystych materialów zwlaszcza materialów anizotropowych.Znane sa metody okreslania stalych materialowych charakteryzujacych wlasnosci sprezyste materialu, oparte na pomiarach odksztalcen okraglych próbek czujnikami zegarowymi lub tensometrycznymi podczas sciskania w warunkach laboratoryjnych. Metody te nie pozwalaja okreslac stalych materialowych materialów anizotropowych, gdzie liczba stalych sprezystych jest wieksza od dwóch i wynosi np. 9 lub 13.Sposób wedlug wynalazku okreslania stalych sprezystych materialów, zwlaszcza materialów anizotropo¬ wych polega na tym, ze z calizny materialu wycina sie próbki prostopadloscienne wedlug okreslonej orientacji wzgledem plaszczyzn symetrii sprezystej. Ilosc próbek uzalezniona jest od ilosci stalych sprezystych materialu.Próbki poddaje sie jednokierunkowemu sciskaniu i mierzy sie manometryc2nie sile sciskajaca oraz odksztalcenia na bocznych sciankach próbek za pomoca osadzonych na nich czujników w postaci rozety trójkatnej, a nastepnie^ na podstawie zmierzonych wartosci odksztalcen i naprezen wyznacza sie stale sprezyste. Zaleznie od rodzaju anizotropii materialu przynajmniej jedna lub wiecej próbek, sa tak zorientowane wzgledem plaszczyzn symetrii sprezystej, ze istnieje pewna niezbedna ilosc cosinusów kierunkowych katów zawartych miedzy kierunkami krawedzi próbek, a osiami ukladu ortokartezjanskiego zwiazanego z plaszczyznami symetrii sprezystej, róznych co do wartosci od zera.Sposób wedlug wynalazku pozwala okreslac stale sprezyste cial dla wszystkich przypadków anizotropii wlasnosci sprezystych, a wiec mozna za pomoca tej metody wyznaczyc dowolna ilosc stalych sprezystych.Przyklad I. Okreslenie stalych sprezystych dla materialu anizotropowego, którego wlasnosci sprezyste charakteryzuja sie trzynastoma stalymi materialowymi. Stale sprezyste tego typu materialu okreslono w oparciu o pomiar skladowych stanu naprezenia i odksztalcenia czterech prostopadlosciennych próbek przy jednokierunkowym sciskaniu. Próbki wycieto z calizny materialu tak, ze osie glówne dwóch próbek byly prosto¬ padle do siebie i równolegle do plaszczyzn symetrii sprezystej. Pierwsza z nich byla wycieta wzdluz osi X, a druga wzdluz osi Y ukladu ortokartezjanskiego Ox, y, z (gdzie plaszczyzna O, x, y tego ukladu byla równo-2 109663 legla do plaszczyzny symetrii sprezystej). Dwie pozostale próbki wycieto wzdluz osi p, oraz q ukladu O, p, q, r.Polozenie ukladu O, p, q, r wzgledem ukladu O, x, y, z okreslaja cosinusy kierunkowe, zestawione w tablicy 3 Tablica 3 p q I r X li la la Y mi m2 rri3 z ni n2 n3 Dane, które uzyskano w czasie pomiarów zestawiono w tablicy 4 Tablica 4 Nr próbki 1 2 3 4 skladowe stanu naprezenia Xl Y2 P3 Q4 skladowe stanu odksztalcenia XifYi'z1 zi'yi =0,X! = 0 *2 ' Y2 ' *2' *2 ' *2 = 0, y2 = 0 P3 93 r3 g3 r3 p4' g4' 1*4' P4' U Dane uzyskane z próbki 1 i 2 podstawiono do równan uogólnionego prawa Hooke'a dla podanego typu materialu i wyznaczono siedem stalych sprezystych: a11( a12, a13, a16, a22, a23, a26. Dane uzyskane z pomiarów próbek 3 i 4 w ukladzie Op, q, r, przetransformowano do ukladu O x, y, z i po kolejnym podstawieniu do wzorów uogólnionych prawa Hooke'a uzyskano dziewiec dodatkowych równan, z których wyznaczono pozosta¬ le stale sprezyste: a33, a36, a44, a45, a55, a66.Przyklad II. Okreslenie stalych sprezystych dla materialu ortotropowego. Uklad wspólrzednych prostokatnych O, x, y, z zorientowano tak, ze jego osie byly równolegle do krawedzi utworzonych przez plaszczyzny symetrii sprezystej ciala. Dwie próbki prostopadloscienne wycieto wzdluz osi x oraz y ukladu O, x, y, z. Trzecia próbke wycieto wzdluz osi q nalezacej do ukladu O, p, q, r (fig. 1.) powstalego przez obrót ukladu O, x, y, z wokól osi x o kat y?i i wokól nowego polozenia osi y o kat byly równolegle do plaszczyzn ukladu O, x, y, z, a sciany próbki III byly równolegle do plaszczyzn, które stanowia osie ukladu O, p, q, r. Polozenie ukladu O, p, q, r wzgledem ukladu O, x, y, z okreslaja cosinusy kierunkowe, które zestawiono w tablicy 1.Tablica 1 p q r X U 0 I3 Y mi m2 1TI3 z ni n2 n3109663 3 Dane, które uzyskano z pomiarów próbek w wyniku jednokierunkowego sciskania podano w tablicy 2.Tablica 2 [nt. próbki Próbka I Próbka II I Próbka III skladowe stanu naprezenia i odksztalcenia 5x1'€Xi'ey1#€Zi,Vx1 = 0,7,yi = Oyz! =0 5y2' ex2' ey2'ez2'Tx2 = 0, 7y2 = 0 7z2 = 0 8q3' ep3' eq3' er3' ?p3' ya3 = 0, yr3 Wielkosci zmierzone na próbkach I i II podstawiono do uogólnionego prawa Hooke'a i uzyskano wartosci naste¬ pujacych stalych sprezystych: au, a12, a13, a22 a23. Pozostale stale sprezyste wyznaczono wten sposób, ze skladowe stanu naprezenia i odksztalcenia odtransformowano za pomoca wzorów transformacyjnych z ukla¬ du O, p, q, r, do ukladu O, x, y, z. Uzyskane wartosci naprezen i odksztalcen w ukladzie O, x, y, z podstawiono ponownie do uogólnienia prawa Hooke'a napisanego w tym ukladzie i obliczono powstale stale sprezyste.Przyklad III. Okreslenie stalych sprezystych materialu którego wlasnosci sprezyste charakteryzuja sie piecioma stalymi materialowymi. Material transwersalnie izotropowy charakteryzuje sie piecioma stalymi sprezystymi, które wyznaczono w oparciu o badania dwóch próbek prostopadlosciennych. Próbki — jak w wyzej wymienionych przykladach wycieto wedlug okreslonych osi wzgledem plaszczyzn symetrii sprezystej. Uklad kartezjanski O, x, y, z zorientowano tak w przestrzeni, ze jego plaszczyzna O, x, y byla równolegla do glównej plaszczyzny symetrii sprezystej. Pierwsza próbke wycieto wzdluz osi y, a druga wzdluz osi q nalezacej do ukladu kartezjanskiego O, p, q, r powstalego przez obrót ukladu O, x, y, z wokól osi x o pewien dowolny kat Polozenie ukladu O, p, qfr wzgledem ukladu O, x, y, z okreslaja cosinusy kierunkowe zestawione w tabli¬ cy 5.Tablica 5 p q r X 1 0 0 Y 0 m2 m3 Z 0 n2 n3 Skladowe stanu naprezenia i odksztalcenia uzyskane z pomiarów próbek 1 i 2 zestawiono w tablicy 6 Tablica 6 Nr próbki 1 2 Skladowe stanu naprezenia 5yi 6q2 Skladowe stanu odksztalcenia exx' ey^ez! ep2' eq2;er2 Wielkosci uzyskane z pomiaru próbki pierwszej podstawiono do wzorów uogólnionego prawa Hooke'a i wyznaczono trzy stale sprezyste: au a12, a13. Wielkosci zmierzone na próbce drugiej przetransponowano do4 109663 ukladu O, x, y, z i podstawiono do równan uogólnionego prawa Hookle'a, z których wyznaczono pozostale stale sprezyste a33 i a44.Podobnie jak w powyzszych przykladach okreslono stale sprezyste dla materialu anizotropowego, którego wlasnosci sprezyste charakteryzuja sie trzema stalymi materialowymi. Do tego celu uzyto tylko jednej próbki nachylonej do plaszczyzn symetrii sprezystej czyli wycietej wzdluz osi q ukladu O, p, q, r. Przy czym uklady O, x, y, z i O, p, q, r byly zorientowane tak samo jak w przypadku przykladu dla materialu transwersalnie izotropowego.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób okreslania stalych sprezystych materialów, zwlaszcza materialów anizotropowych, zna¬ mienny tym, ze z calizny materialu wycina sie próbki prostopadloscienne wedlug okreslonej orientacji wzgledem plaszczyzn symetrii sprezystej, przy czym ilosc próbek uzalezniona jest od ilosci stalych sprezystych materialu, a nastepnie próbki te poddaje sie jednokierunkowemu sciskaniu i mierzy sie manometrycznie sile sciskajaca oraz odksztalcenie na bocznych sciankach próbek za pomoca osadzonych na nich czujników w postaci rozety trójkatnej, a nastepnie na podstawie zmierzonych wartosci odksztalcen i naprezen wyznacza sie stale sprezyste. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zaleznie od rodzaju anizotropii materialu przy¬ najmniej jedna lub1 wiecej próbek sa tak zorientowane wzgledem plaszczyzn symetrii sprezystej, ze istnieje pewna niezbedna ilosc cosinusów kierunkowych katów zawartych miedzy kierunkami krawedzi próbek, a osiami ukla du ortokartezjanskiego zwiazanego z plaszczyzna symetrii sprezystej, róznych co do wartosci od zera.Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120 + 8 Cena 45 zl PL