relatório de estruturas de aeronaves - laboratório iii - fotoelasticidade

8/12/2019 Relatrio de Estruturas de Aeronaves - Laboratrio III - Fotoelasticidade

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLNDIAFACULDADE DE ENGENHARIA MECNICA

Curso de Graduao em Engenharia AeronuticaLaboratrio de Mecnica de Estruturas Prof. Jos Eduardo Tanns Reis

RELATRIO DA TERCEIRA AULA PRTICA DA DISCIPLINAESTRUTURAS DE AERONAVES I (FEMEC43050)

OBTENO DE TENSES EM UM DISCO COMPRIMIDO

DIAMETRALMENTE, UTILIZANDO A TCNICA DE

FOTOELASTICIDADE

Prof. Thiago Augusto Machado Guimares, Prof. Antonio MarcosGonalves de Lima, Prof. Domingos Alves Rade e Profa. Nbia dosSantos Saad

Ademar Nunes do Vale(11121EAR001)

Alexandre Felipe Medina Corra(11021EAR001)

Uberlndia, Janeiro de 2014.


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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLNDIA

FACULDADE DE ENGENHARIA MECNICACurso de Graduao em Engenharia Aeronutica

Laboratrio de Mecnica de Estruturas Prof. Jos Eduardo Tanns Reis

RELATRIO DA TERCEIRA AULA PRTICA DA DISCIPLINAESTRUTURAS DE AERONAVES I (FEMEC43050)

OBTENO DE TENSES EM UM DISCO COMPRIMIDO

DIAMETRALMENTE, UTILIZANDO A TCNICA DE

FOTOELASTICIDADE

Prof. Thiago Augusto Machado Guimares, Prof. Antonio MarcosGonalves de Lima, Prof. Domingos Alves Rade e Profa. Nbia dos

Santos Saad

Relatrio realizado por alunos

do Curso de Graduao em

Engenharia Aeronutica da

Universidade Federal de Uberlndia,

referente disciplina Estruturas de

Aeronaves I.

Uberlndia, Fevereiro de 2014.


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Objetivos

O objetivo do uso da tcnica de anlise fotoelstica da determinao experimentaldos nveis de tenses cisalhantes que atuam na direo perpendicular linha de aplicao dacarga concentrada em um disco comprimido diamentralmente. Atravs da calibrao da resina

fazendo uso do polariscpio, objetiva-se obter a constante fotoelstica do material do disco.Com isso, objetiva-se tambm a comparao de resultamos aquisitados experimentalmentecom resultados obtidos tericamente atravs do estudo do campo de tenses para o modelofotoelstico do disco.


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Equipamentos Utilizados

Para realizao da prtica laboratorial e estudo dos campos de tenso atravs do usoda tcnica de anlise fotoelstica faz-se uso de um polariscpio de transmisso, para leituradas franjas de luz refratadas devido concetrao de tenso no interior do corpo ensaiado; de

uma clula de carga com indicador e dispositivo de carga, para aquisio da carga aplicada docorpo ensaiado e um paqumetro para realizar a medio dos pontos de leitura de franja.

Os equipamentos sero descritos nos tpicos a seguir de modo detalhar suaaplicao na aquisio de dados durante experimentao.

Polariscpio

Para leitura das franjas e isoclnicas nos pontos de concentao de tenso do corpoensaido necessrio o uso de um equipamento especial para emisso de luz e polarizao damesma. Para realizao da prtica experimental, fez-se uso de um polariscpio circular, cedido

pelo Laboratrio de Projetos MecnicosLPMUFU.

Figura 1 - Polariscpio para anlise das ondas de franja.

O plariscpio tem como funo levar as ondas de luz para dentro de um planocomum e causando uma interferncia tica entre as ondas, de modo que torna possvel amediao da diferena de fase que ocorre quando a luz polarizada atravessa um modelo

fotoelstico bi-refringente tensionado.Os polarizadores so elementos ticos que absorvem os componentes de vetor de

luz que no vibram na direo do eixo polarizador. O polarizador divide a luz em duascomponentes de onda, que vibram em planos ortogonais. A componente paralela ao eixo depolarizao transmitida, de modo que as ondas de luz que atravessam o polarizador temsomente uma direo.

Os retardadores de onda so elementos feitos de materiais bi-refringentes que tem acaracterstica de decompor o vetor luz tambm em duas direes ortogonais, transmitindo-osem diferentes velocidades diferentes, sendo um plano lento e um plano rpido. Por causa dadiferena de velocidades, as componentes sero transmitidas em tempos diferentes.A

amplitude e rotao da luz podem ser contrladas atravs da placa retardadora, que atuasemelhantemente a um polarizador.


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Paqumetro e Corpo de Prova

O paqumetro um instrumento de medio utilizado para a aquisio de medidaslineares. Durante o experimento tal instrumento essencial na medio do dimetro do corpode prova e tambm da posio dos pontos nos quais sero avaliados as franjas aps calibrao

do modelo analisado. Para a realizao do ensaio de fotoelasticidade o corpo de prova temque apresentar a birrefrigncia quando deformado.

Figura 4 - Corpo de Prova e Paqumetro.


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Procedimento Experimental

Para realizao da prtica experimental, o procedimento utilizado para anlise dadistribuio da tenso do corpo de prova se divide em duas etapas: a primeira etapa consistena obteno da curva de calibrao do disco para que possa ser obtida a constante ptica do

material do disco; a segunda etapa consiste na obteno experimental das tenses decisalhamento em diferentes posies do disco. O objetivo deste item descrever oprocedimento experimental em cada etapa para entendimento dos futuros clculos aplicadospara comparao experimental e terica das tenses cisalhantes do interior do corpo deprova.

Calibrao do Disco

Para calibrao do disco e posterior obteno da constante ptoca do modelo, soaplicadas sete valores diferentes de fora, solicitando diametralmente o disco. Para cada valor

so medidos as ordens de franja correspondentes para futuro clculo da ordem de franjamdia atravs do Mtodo de Compensao de Tardy.

O procedimento consiste em aplicar o disco entre as duas placas retardadoras,conforme mostrado no esquema da Fig. X. A carga aplicada ao se rotacionar o sistemaindicado a seguir, de modo que a rotao da rosca aumenta ou diminui o comprimento dosistema, de modo aumentar ou diminuir, respectivamente, a carga aplicada no corpo de prova,conforme mostrado na Fig. Y.

Figura 5Sistema de Aplicao de Cargas.

Aps a aplicao e leitura da carga, so registrados os valores encontrados e entopara cada carga aplicada so medidas as ordems das franjas obtidas no corpo de prova. Asordens de franja so obtidas atravs do padro de cores obtidos atravs da refrao da luz nointerior do corpo solicitado. As cores podem ser relacionadas s ordem de franja conformepode ser observado na Tab. 1.


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dos ngulos de rotao para a menor e maior ordem de franja, de modo que aplica-se omtodo de compensao para determinar ento a ordem de franja mdia.

Tabela 2Dados Aquisitados para Calibrao do Disco.

CargaAplicada

Parmetros pticos

P [kgF]

Ordem dasFranjas

Adjacentesngulos de Rotao [ ]

N1 N2

-0.64 2 - - -

-0.75 2 3 22 156

-0.78 2 3 53 108.5

-0.90 2 3 110 60

-0.99 3 - - -

-1.06 3 4 27 143

-1.12 3 4 48 105

Obteno Experimental

Para determinao experimental das tenses de cisalhamento no interior do disco,aplica-se uma carga abritria e ento realiza-se a medida das ordens de franja em cincoposies diferentes em um eixo parale-lo ao dimetro do disco, conforme mostrado na Fig. K.

Figura 7Modelo Fotoelstico analisado, disco solicitado em compresso diametral por meio de aplicao defora concetrada P.

necessrio primeiramente realizar a medio das dimenses do disco, etapa feitaatravs do uso do paqumetro. Os dados foram aquisitados e registrados na tabela a seguir.


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