Ugięcia i reakcje w ramie portalowej

Moduł do badania ugięć i reakcji w ramach portalowych (STS18) jest jednym z całej serii modułów eksperymentalnych z zakresu wytrzymałości materiałów i konstrukcji (STS). Elementem łączącym wszystkie moduły jest rama (STS1). Umożliwia ona zamontowanie jednego z modułów, ale także prostą w przeprowadzeniu ich wymianę. Dzięki temu do kilku modułów można zakupić tylko jedną ramę i ograniczyć koszty lub zakupić oddzielną ramę dla każdego z modułów i mieć w pełni niezależne stanowiska dydaktyczne.

Moduł po zamocowaniu na ramie, umożliwia wprowadzenie studentów w zagadnienia związane z odkształceniami i reakcjami występującymi w ramach portalowych w różnych warunkach obciążenia.

Przeprowadzanie badań zaczyna się od wyboru jednej z dwóch dostarczonych w zestawie ram portalowych i zamocowania jej na dwóch podporach. Następnie przykładane jest obciążenie pionowe do belki (przęsła poziomego). Czujniki obciążenia wbudowane w podpory mierzą powstały moment zginający i reakcję poziomą w podstawach kolumn (przęseł pionowych). Dodatkowo, za pomocą precyzyjnego miernika, mierzone jest ugięcie poziome (wychylenie) ramy w punkcie połączenia belki poziomej z jedną z pionowych kolumn. Każda z podpór wyposażona jest we wskaźniki korespondujące ze skalą liniową umieszczoną na ramie STS1 ułatwiając precyzyjne pozycjonowanie.

Jedna z dostarczonych ram portalowych posiada wszystkie przęsła o jednorodnym przekroju (jednorodny dla całej konstrukcji geometryczny moment bezwładności). Druga rama natomiast ma cieńszą jedną z kolumn, co przekłada się na blisko o połowę mniejszy geometryczny moment bezwładności tego elementu niż drugiej kolumny i belki poziomej. Każda z ram może być obciążana w dowolnym punkcie na długości belki. Dzięki temu studenci mogą się zapoznać z dwoma innymi przyczynami wychylania ramy portalowej niż obciążenie bezpośrednie.

Wyniki badań porównywane są z wartościami teoretycznymi sił reakcji i momentów utwierdzenia oraz warunkiem i wielkością wychylenia ramy oszacowanymi na podstawie równań i analiz zawartych w dołączonym podręczniku. W ten sposób studenci weryfikują praktyczną zasadność stosowania wzorów teoretycznych oraz dokładność wyników pomiarów.

W zestawie dołączana jest suwmiarka umożliwiająca precyzyjne zmierzenie wymiarów przekroju poprzecznego przęseł ramy.

Wskażnik ugięcia posiada wbudowany wyświetlacz, ale razem z czujnikami obciążenia może być podłączony do modułu USB ramy STS1. Po podłączeniu go do komputera dane pomiarowe automatycznie przesyłane są do oprogramowania VDAS^® i wyświetlane na ekranie komputera.

Jest to tylko jeden z obszarów badań, które można przeprowadzać na konstrukcjach ramowych i kratownicach dzięki serii stanowisk modułowych STS. Zobacz również:

• STS8: Kratownice z łączeniami przegubowymi
• STS16: Ugięcia plastyczne ram portalowych
• STS17: Pręt nadliczbowy kratownicy
• STS20: Momenty zginające w ramach portalowych

Gwarancja: 5 lat

W zestawie dołączona instrukcja obsługi z opracowaniem przykładowych eksperymentów.

Film prezentujący serię modułów doświadczalnych z zakresu konstrukcji STS:

Rama STS1, czyli podstawa dla każdego z modułów serii STS, dostarczana jest w zestawie z hubem USB, umożliwiającym podłączenie modułu eksperymentalnego do komputera PC. Obsługa połączenia odbywa się z wykorzystaniem oprogramowania VDAS^® wyposażonego w dedykowane interfejsy dla poszczególnych modułów i stanowisk dydaktycznych.

Interfejs modułu do badania ugięć i reakcji w ramach portalowych (STS18) posiada:

• dwie zakładki, umożliwiające przeprowadzenie eksperymentu w trybie akwizycji danych (z podłączeniem modułu STS18) lub w trybie symulacji
• rozwijaną listę umożliwiającą wybór eksperymentu z ramą jednorodną lub niejednorodną (z jednym przęsłem pionowym o innym przekroju)
  • w trybie symulacji istnieje możliwość rozgraniczenia przeprowadzanego eksperymentu ze względu na obciążenie punktowe lub ciągłe (równomiernie rozłożone)
• edytowalne obszary danych wejściowych i danych wyjściowych
• czytelny schemat konfiguracji stanowiska dla każdego z eksperymentów z naniesionymi oznaczeniami

Dodatkowo oprogramowanie VDAS^® umożliwia wykonanie wielu operacji z wykorzystaniem danych:

• Wykonywanie pomiarów w interwałach czasowych lub sczytanie wyników w dowolnym momencie
• Zestawienie danych w tabeli
• Kreślenie wykresów w czasie rzeczywistym
• Eksport i import danych w formacie domyślnym - możliwość zapisania wyników eksperymentu i dalszego ich opracowania na innym komputerze bez dostępu do stanowiska badawczego np. przez studentów (oprogramowanie jest darmowe, dostępne do pobrania ze strony producenta)
• Eksport danych do pliku CSV - możliwość opracowania wyników eksperymentu w arkuszu kalkulacyjnym
• Możliwość edytowania predefiniowanych formuł oraz wprowadzania własnych
• Możliwość wprowadzania danych zewnętrznych

 Stanowisko umożliwia przeprowadzenie eksperymentów z zakresu:

• Reakcje poziome i moment utwierdzenia spowodowane zmiennym obciążeniem punktowym oddziałującym na ramę portalową
• Ramy portalowe o jednorodnym i niejednorodnym przekroju przęseł
• Przewidywanie kierunku przechylenia się konstrukcji ramy portalowej na podstawie analizy sił ścinających
• Wykorzystanie metody wyrównywania momentów (Hardy Crossa) do obliczenia momentów zginających, wielkości wychylenia ramy i reakcji poziomych podpór
• Odkształcenie (wychylenie) ramy portalowej spowodowane asymetrycznym obciążeniem
• Odkształcenie (wychylenie) ramy portalowej spowodowane asymetrią prząseł pionowych
• Kreślenie wykresu momentów gnących

Rama do montażu modułów serii STS - STS1

Wytrzymała, a jednocześnie lekka, bo wykonana z aluminium, nastawiana na blat rama do montażu modułów eksperymentalnych z kategorii wytrzymałość materiałów i konstrukcje.

Wymiary i masa:

• 660 mm x 100 mm x 320 mm, 6 kg

Minimalna powierzchnia blatu:

• Jak rama STS1: 1500 x 600 mm

Dodatkowo w zestawie:

• Dwie podpory, jedna z czujnikiem obciążenia mierzącym reakcję poziomą, druga z czujnikiem obciążenia mierzącym moment utwierdzenia
• Jednorodna rama: 250 mm wysokości i 500 mm długości, przekrój poprzeczny wszystkich przęseł (belki i kolumn): 15 x 2 mm
• Rama niejednorodna: 250 mm wysokości i 500 mm długości, przekrój poprzeczny dwóch przęseł: 15 x 2 mm, przekrój poprzeczny jednego pionowego przęsła (kolumny): 15 x 1,5 mm
• Trzy przewody
• Trzy wieszaki do odważników
• 25 odważników po 20 g
• Suwmiarka
• Pojemnik do przechowywania
• Instrukcja obsługi z przykładowymi eksperymentami