HET VERNIEUWDE
L A B O R A T O R I U M V O O R T E C H N I S C H E M E C H A N I C A VAN DE
T E C H N I S C H E H O G E S C H O O L DELFT
BESCHRIJVING VAN FACILITEITEN EN UITRUSTING
MET EEN TOELICHTING
VAN ENIGE ACTUELE ONDERWERPEN
UIT HET O N D E R Z O E K P R O G R A M M A
UITGEGEVEN TER GELEGENHEID VAN
DE OFFICIËLE OVERDRACHT VAN HET LABORATORIUM AAN DE AFDELING
INHOUDSOPGAVE p a g . 1. Voorwoord 1 2. H e t l a b o r a t o r i u m n a 1961 3 3. H e t t h e o r e t i s c h o n d e r z o e k 8 a . A l g e m e e n o v e r z i c h t 8 b. D y n a m i s c h e v r a a g s t u k k e n 9 c . C o n t a c t p r o b l e m e n 11 d. N u m e r i e k s p a n n i n g s - e n t r i l l i n g s o n d e r z o e k 12 e . H e t k r u i p - e n p l a s t i c i t e i t s o n d e r z o e k 14 4. H e t e x p e r i m e n t e l e o n d e r z o e k 16 a. H e t k r u i p - e n p l a s t i c i t e i t s o n d e r z o e k 16 b. H e t v e r m o e i i n g s o n d e r z o e k 20 c . S p a n n i n g s o n d e r z o e k a a n c o n s t r u c t i e s 23 d. H e t o p t i s c h s p a n n i n g s o n d e r z o e k 27 5. S l o t w o o r d 30 I I I
-1. VOORWOORD.
Het b e s t k a n de d r a a d weer worden opgenomen, d a a r w a a r h i j i n 1961 werd a f g e b r o k e n . Toen immers v e r s c h e e n t e r g e l e g e n h e i d v a n de v e e r t i g j a r i g e v e r b o n -d e n h e i -d v a n P r o f . -d r . i r . J . J . Koch a a n -de g r o e p m e c h a n i c a i n "De I n g e n i e u r " j a a r g a n g 73 n r . 22 v a n 2 j u n i 1961 e e n a r t i k e l , w a a r i n de h i s t o r i s c h e o n t -w i k k e l i n g , de d o e l s t e l l i n g e n , de o r g a n i s a t i e en de u i t r u s t i n g v a n h e t l a b o r a t o r i u m u i t v o e r i g w e r d e n b e -s c h r e v e n . I n h e t s l o t w o o r d h i e r v a n w e r d de t h a n s v o l t o o i d e v e r -n i e u w i -n g r e e d s a a -n g e k o -n d i g d e -n werd g e z i -n s p e e l d op e e n d e f i n i t i e v e o p l o s s i n g v a n h e t r u i m t e p r o b l e e m . Deze o p l o s s i n g w o r d t v a n d a a g a a n U g e t o o n d .
W i j hopen, d a t met de t h a n s geboden m o g e l i j k h e d e n i n d e r d a a d h e t o n d e r w i j s e n h e t o n d e r z o e k i n de T e c h -n i s c h e M e c h a -n i c a k u -n -n e -n worde-n g e d i e -n d a a -n d e z e Hoge-s c h o o l z o n d e r Hoge-s t a g n a t i e Hoge-s i n de n a b i j e t o e k o m Hoge-s t .
-a
1 A R C H I E F 2 L A B . V . E X P E R I M E N T E E L S P A N N I N G S O N D E R Z O E K 3 M A G A Z U N V O O R E L E K T R O N I S C H E O N D E R D E L E N 4 E L E K T R O N I C A L A B . 5 G E K L I M A T I S E E R D L A B . 6 K R U I P L A B O R A T O R I U M 7 T R E K - D R U K L A B . 8 D E M O N S T R A T I E G A . N G 9 D O N K E R E ' K A M E R 1 0 S P A N N I N G S O P T I S C H L A B . 11 D O N K E R E K A M E R 12 C H E M I S C H L A B . 1 3 C E N T R A L E ' S C H A K E L K A M E R U V E R M 0 E I I N 6 S L A B . 1 5 B R O S S E L A K L A B . 1 6 I N S T R U M E N T E N M A G A Z U N 17 M A G A Z U N T E C H N I S C H E M E C H A N I C A I B L A B . S T E R K E V L O E R 1 9 T O R S I E L A B O R A T O R I U M 2 0 L A B . D Y N A M I S C H E B E P R O E V I N G E N 2 1 M A T E R I A L E N M A G A Z U N 2 2 I N S T R U M E N T M A K E R I J 2 3 S L U P E R U E N L A S S E R U S C H E M A T I S C H E P L A T T E G R O N D V A N H E T L A B O R A T O R I U M2. HET LABORATORIUM NA 1 9 6 1 . a . De v e r n i e u w i n g v a n de r u i m t e l i j k s i t u a t i e . Zowel de n i e u w e a l s de oude ( g e s t i p p e l d e ) s i t u a t i e v i n d t U op h e t s c h e m a t i s c h o v e r z i c h t a a n g e g e v e n . Het p r o b l e e m b e s t o n d h i e r i n , om h e t g e d e e l t e v a n h e t l a b o r a t o r i u m , d a t i n h o o f d z a a k i n t a c t b l e e f , op e e n a c c e p t a b e l e w i j z e t e v e r b i n d e n met de n i e u w e e x p e r i -m e n t e e r h a l . D i t g e s c h i e d d e d o o r de d e m o n s t r a t i e g a n g d o o r t e t r e k -k e n met o p o f f e r i n g v a n de v r o e g e r e w e r -k p l a a t s e n h e t materialénmagazijn e n de v r i j k o m e n d e v l o e r o p p e r v l a k t e t e bestemmen v o o r e e n a f g e s l o t e n e x p e r i m e n t e e r r u i m t e g e s c h i k t v o o r o n d e r z o e k w a a r b i j v e r a n d e r i n g e n i n de o m g e v i n g s c o n d i t i e s z o v e e l m o g e l i j k moeten worden v e r meden. D i t l e i d d e t o t h e t n i e u w e k r u i p l a b o r a t o r i u m . De o v e r i g e w i j z i g i n g e n i n h e t verbouwde g e d e e l t e z i j n v a n g e r i n g e r e omvang. Men z o u h i e r e e r d e r v a n e e n a a n p a s s i n g v a n de b e s t a a n d e s i t u a t i e a a n b e p a a l d e w e n s e n k u n n e n s p r e k e n . Zo w e r d h e t m a c h i n e l a b o r a t o -r u i m v e -r g -r o o t t o t ' h e t v e -r m o e i i n g s l a b o -r a t o -r i u -r a , d a t g e s c h i k t i s v o o r c o n t i n u - b e d r i j f ; e r o n t s t o n d r u i m t e v o o r e e n g r o t e r e l e c t r o n i s c h l a b o r a t o r i u m , t e r w i j l e e n g e d e e l t e kon worden b e s t e m d v o o r m a g a z i j n v o o r e l e c t r o n i s c h e o n d e r d e l e n t e n d i e n s t e v a n de g e h e l e a f d e l i n g . V e r b e t e r i n g e n a a n l u c h t v e r v e r s i n g s i n s t a l l a t i e s , k l i m a a t r e g e l i n g i n t e r n t r a n s p o r t e n v e l e k l e i n e e n g r o -t e bouwkundige v o o r z i e n i n g e n hebben d i -t g e d e e l -t e n i e -t a l l e e n a a n t r e k k e l i j k e r maar ook b r u i k b a a r d e r gemaakt Het n i e u w e g e d e e l t e , d a t i n h o o f d z a a k d i e n t t e r v e r v a n g i n g v a n de v r o e g e r e e x p e r i m e n t e e r h a l e n de d a a r -b i j -b e h o r e n d e r u i m t e n , werd - r e k e n i n g houdend met e e r d e r opgedane e r v a r i n g - z o i n g e d e e l d , d a t n a d e l i g e beïnvloeding v a n b u i t e n t i j d e n s h e t e x p e r i m e n t w o r d t t e g e n g e g a a n , h e t g e e n h e t v e r k r i j g e n v a n b e t r o u w b a r e
r e s u l t a t e n b e v o r d e r t . I n h e t a l g e m e e n z i j n g e l i j k -s o o r t i g e m a c h i n e -s b i j e l k a a r g e g r o e p e e r d .
De s t e r k e v l o e r , w e l i s w a a r k l e i n e r dan de oude, maar t h a n s v o o r z i e n v a n e e n v e r t i k a l e s t e r k e wand v o o r h e t opnemen v a n h o r i z o n t a l e r e a c t i e s (25 t o n max. p u n t l a s t ) , i s t e b e s c h o u w e n a l s h e t f u n d a m e n t v a n e e n u n i v e r s e l e b e p r o e v i n g s m a c h i n e . H i e r o p k a n d.m.v. e e n a a n h e t o n d e r z o e k a a n g e p a s t e opbouw s t a t i s c h en d y n a m i s c h o n d e r z o e k w o r d e n v e r r i c h t aan de m e e s t u i t e e n l o p e n d e c o n s t r u c t i e s , w a a r b i j e e n r e e k s v a n b e l a s -t i n g s o o r -t e n en - g r o o -t -t e n k u n n e n worden n a g e b o o -t s -t . D a a r n a a s t k r e e g h e t l a b o r a t o r i u m y o o r h e t e e r s t de b e s c h i k k i n g o v e r e e n e i g e n k e l d e r , d i e - n a a s t h e t v e r v u l l e n v a n e n i g e h u l p f u n c t i e s - a l s o p s l a g r u i m t e e r t o e k a n b i j d r a g e n , om de o v e r z i c h t e l i j k h e i d i n de h a l t e h a n d h a v e n . I n de u i t d r i e l a g e n b e s t a a n d e z i j b o u w b e v i n d e n z i c h op de begane g r o n d de n i e u w e i n s t r u m e n t m a k e r i j met h a a r h u l p r u i m t e n , e n op de v e r d i e p i n g e n de k a b i n e t t e n v o o r de t e c h n i s c h e s t a f , de s t u d e n t - a s s i s t e n t e n en h e t c o n s t r u c t i e b u r e a u . De h i e r i n o n d e r g e b r a c h t e e i g e n c o l l o q u i u m - en i n s t r u c t i e z a a l i s e e n g r o t e a a n w i n s t . Ook i n de nieuwbouw w e r d b i j z o n d e r e a a n d a c h t b e s t e e d a a n h e t i n t e r n t r a n s p o r t i.v.m. de v e l e v a a k z w a f e p r o e f s t u k k e n en m a c h i n e d e l e n , d i e r e g e l m a t i g v o o r de b e p r o e v i n g moeten worden v e r p l a a t s t . O v e r h e t g e h e e l genomen i s de u i t b r e i d i n g i n m ^ r u i m t e o f m ^ v l o e r -o p p e r v l a k t e t . -o . v . de -oude s i t u a t i e n i e t z-o g r -o -o t , de n i e u w e h a l met h a a r h u l p r u i m t e n i s e c h t e r b e t e r op h e t g e b r u i k s d o e l a f g e s t e m d ; d i t z a l z e k e r t o t e e n i n t e n s i e v e r g e b r u i k l e i d e n . D i t a l l e s w e e g t z e k e r op t e g e n h e t n a d e e l v a n de g r o t e a f s t a n d v a n l a b o r a t o -r i u m t o t v o o -r b l o k , w a a -r de w e t e n s c h a p p e l i j k e l e i d i n g v a n h e t l a b o r a t o r i u m g e c o n c e n t r e e r d m o e s t b D i j v e n . b. U i t b r e i d i n g v a n de t e c h n i s c h e u i t r u s t i n g na 1961. Z o a l s r e e d s i n h e t e e r d e r g e c i t e e r d e a r t i k e l werd 4 ™
a a n g e g e v e n a l s één van de b e l a n g r i j k s t e d o e l s t e l l i n -gen v a n h e t l a b o r a t o r i u m n l . h e t o n d e r z o e k n a a r de i n v l o e d v a n de vorm en h e t m a t e r i a a l op h e t g e d r a g v a n c o n s t r u c t i e s o n d e r s t a t i s c h e en d y n a m i s c h e b e l a s -t i n g , werd de l i j n v a n h e -t e x p e r i m e n -t e l e o n d e r z o e k v e r d e r d o o r g e t r o k k e n n a a r de s t u d i e v a n v e r s c h i j n s e -l e n , d i e o p t r e d e n a -l s de e -l a s t i c i t e i t s g r e n s w o r d t o v e r s c h r e d e n . D i t l e i d d e t o t de a a n s c h a f v a n twee k r u i p b a n k e n , w a a r v a n e r één g e s c h i k t werd gemaakt v o o r h e t u i t -v o e r e n -v a n r e l a x a t i e p r o e -v e n .
De b i j b e h o r e n d e o v e n s met hun z e e r n a u w k e u r i g e tem-p e r a t u u r r e g e l i n g w e r d e n i n e i g e n b e h e e r v e r v a a r d i g d . Het v e r v a a r d i g e n v a n opnemers, g e s c h i k t om b i j hoge
t e m p e r a t u r e n z e e r k l e i n e v e r v o r m i n g e n t e meten, i s nog s t e e d s e e n r e g e l m a t i g t e r u g k e r e n d o n t w e r p p r o -b l e e m v o o r h e t c o n s t r u c t i e -b u r e a u en de t e c h n i s c h e s t a f . Ook h e t o n d e r z o e k n a a r de s p a n n i n g s v e r d e l i n g i n c o n -s t r u c t i e -s , d i e b i n n e n h e t e l a -s t i -s c h g e b i e d b e l a -s t worden en w a a r b i j de v e r v o r m i n g e n k l e i n b l i j v e n , b l i j f t e e n b e l a n g r i j k d e e l u i t m a k e n v a n h e t p r o g r a m -ma; z o w e l v o o r c o n t r o l e v a n h e t a n a l y t i s c h o n d e r z o e k a l s v o o r v e r b e t e r i n g v a n h e t i n z i c h t . E e n b e l a n g r i j k h u l p m i d d e l - s p e c i a a l v o o r de nauwk e u r i g e b e p a l i n g v a n g e o m e t r i s c h e s p a n n i n g s c o n c e n t r a t i e f a c t o r e n i s de n i e u w o n t w i k k e l d e f o t o e l a s -t i s c h e bank; z i j w o r d -t -t h a n s ook g e b r u i k -t b i j h e -t d r i e d i m e n s i o n a l e s p a n n i n g s o n d e r z o e k . Om de s p r e i d i n g e n i n de m e e t r e s u l t a t e n zo k l e i n mog e l i j k t e maken, en de b e t r o u w b a a r h e i d v a n de e i n d -r e s u l t a t e n op t e v o e -r e n , i s a u t o m a t i s c h e v e -r w e -r k i n g h i e r v a n n o o d z a k e l i j k . H e t l a b o r a t o r i u m b e s c h i k t d a a r t o e o v e r e e n s n e l l e en n a u w k e u r i g e d i g i t a l e m e e t i n -s t a l l a t i e , d i e h e t m o g e l i j k maakt om i n een z e e r k o r t t i j d s b e s t e k v e l e n a u w k e u r i g e r e k s t r o o k s i g n a l e n t e v e r w e r k e n , a f k o m s t i g v a n de b e l a s t i n g d y n a m o m e t e r s o f v a n de v e r v o r m i n g v a n de c o n s t r u c t i e zélf. De r e s u l -t a -t e n w o r d e n op ponsband w e e r g e g e v e n en kunnen l a n g s 5
-d i g i t a l e weg w o r -d e n v e r w e r k t . De v e r b e t e r i n g e n , u i t b r e i d i n g e n e n n i e u w e t o e p a s s l n = gen v a n s c h a k e l e l e m e n t e n z i j n t a l l o o s b i j h e t e x p e r i m e n t e e l s p a n n i n g s en t r i l l i n g s o n d e r z o e k ; d e s t u -d e n t e n wor-den e r i n h e t p r a c t i c u m "E.S.O." z o s n e l m o g e l i j k mee g e c o n f r o n t e e r d . T e n s l o t t e mag ook de b e l a n g r i j k e u i t b r e i d i n g v a n de t e c h n i s c h e h u l p m i d d e l e n i n de n i e u w e i n s t r u m e n t m a k e r i j n i e t o n v e r m e l d b l i j v e n ; h i e r d o o r i s h e t l a b o r a -t o r i u m i n s -t a a -t , om v o o r z i c h z e l f de h o o g s -t e e i s e n t e s t e l l e n a a n de v e r v a a r d i g i n g van p r o e f s t u k k e n en o n d e r d e l e n v a n m e e t o p s t e l l i n g e n .
HET THEORETISCH ONDERZOEK. a. Algemeen o v e r z i c h t . H e t t h e o r e t i s c h o n d e r z o e k b e s t r i j k t e e n g r o o t d e e l v a n de t e c h n i s c h e m e c h a n i c a met a l s h o o f d o n d e r w e r p e n de k l a s s i e k e l i n e a i r e e l a s t i c i t e i t s t h e o r i e , de theo-' r i e v a n dunne e l a s t i s c h e s c h a l e n , de s t a b i l i t e i t s t h e o r i e v o o r e l a s t i s c h e c o n s t r u c t i e s , de p l a s t i c i -t e i -t s -t h e o r i e en de -t h e o r i e v a n k r u i p v e r s c h i j n s e l e n i n c o n s t r u c t i e s , d y n a m i s c h e p r o b l e m e n v o o r l i n e a i r e en n i e t l i n e a i r e s y s t e m e n en de o n t w i k k e l i n g v a n n u m e r i e k e methodes v o o r de b e h a n d e l i n g v a n s p a n n i n g s -e n t r i l l i n g s v r a a g s t u k k -e n . G e s t r e e f d w o r d t n a a r een e v e n w i c h t i g e v e r d e l i n g v a n de a a n d a c h t o v e r p r o b l e m e n v a n min o f meer fundamen-t e l e a a r d en o v e r v r a a g s fundamen-t u k k e n , d i e meer r e c h fundamen-t s fundamen-t r e e k s op de t o e p a s s i n g e n z i j n g e r i c h t . T o t de e e r s t e g r o e p moeten b i j v o o r b e e l d worden g e r e k e n d e e n d e e l v a n h e t o n d e r z o e k v a n s c h a l e n e n v a n e l a s t i s c h e s t a b i l i t e i t s p r o b l e m e n en een b e l a n g r i j k d e e l van h e t p l a s t i c i -t e i -t s - en k r u i p o n d e r z o e k . A l s v o o r b e e l d e n v a n op de t o e p a s s i n g e n g e r i c h t e o n d e r z o e k i n g e n k u n n e n worden genoemd s p a n n i n g s c o n c e n t r a t i e s i n de omgeving v a n g a t e n i n p l a t e n en s c h a l e n , en de o n t w i k k e l i n g v a n n u m e r i e k e methodes v o o r h e t o n d e r z o e k v a n i n g e w i k k e l -de c o n s t r u c t i e s . U i t -de v e l e i n -de l a a t s t e t i e n J a r e n b e h a n d e l d e of i n b e w e r k i n g genomen o n d e r w e r p e n z u l -l e n i n een v o o r d r a c h t d o o r P r o f . d r . i r . W.T. K o i t e r e n k e l e v o o r h e t werk v a n h e t l a b o r a t o r i u m k a r a k t e r i s -t i e k e o n d e r z o e k i n g e n k o r -t worden b e s p r o k e n . E e n a l t e v e r m o e i e n d e v o l l e d i g h e i d z a l h i e r b i j n i e t worden n a g e s t r e e f d . I n de h i e r n a v o l g e n d e b i j d r a g e n worden d o o r l e d e n v a n de s t a f van h e t l a b o r a t o r i u m e n k e l e a c t u e l e o n -d e r w e r p e n v a n o n -d e r z o e k n a -d e r t o e g e l i c h t .
b . D y n a m i s c h e v r a a g s t u k k e n . 1. T r i l l i n g e n . I n h e t l a b o r a t o r i u m v o o r t e c h n i s c h e m e c h a n i c a wor-den v e r s c h e i d e n e o n d e r d e l e n v a n de t e c h n i s c h e dy-n a m i c a edy-n v a dy-n de m e c h a dy-n i s c h e t r i l l i dy-n g e dy-n b e s t u d e e r d . Op h e t g e b i e d v a n de l i n e a i r e t r i l l i n g e n k a n , n a a s t de r e e d s e l d e r s v e r m e l d e o n t w i k k e l i n g v a n r e k e n -methoden v o o r h e t b e p a l e n v a n de e i g e n f r e q u e n t i e s e n de t r i l l i n g s v o r m e n van g e c o m p l i c e e r d e c o n s t r u c -t i e s , m e l d i n g gemaak-t worden v a n r h e o - l i n e a i r e v r a a g s t u k k e n , z o a l s h e t p r o b l e e m van e e n a a n de b e i d e u i t e i n d e n o p g e l e g d e s t a a f w a a r o v e r z i c h e e n s t o f f e l i j k p u n t beweegt, en w a a r b i j de m a s s a v a n de s t a a f en v a n h e t s t o f f e l i j k p u n t v a n d e z e l f d e o r d e v a n g r o o t t e z i j n . V e r s c h e i d e n e a s p e c t e n v a n de v o o r de t e c h n i e k hoe l a n g e r hoe meer b e l a n g r i j k e r wordende n i e t l i n e -a i r e t r i l l i n g s v e r s c h i j n s e l e n worden g e d u r e n d e de l a a t s t e j a r e n o n d e r z o c h t . Zo werd n a g e g a a n o n d e r w e l k e omstandighéden z i c h z g n . s u b - h a r m o n i s c h e r e s o n a n t i e s - v a n o n e v e n e n v a n e v e n o r d e - z i c h k u n n e n v o o r d o e n b i j h e t s y s t e e m d a t b e s c h r e v e n w o r d t d o o r de d i f f e r e n t i a a l v e r g e l i j k i n g v a n D u f f i n g , e n w e r d e n t e v e n s de gedwongen t r i l l i n g e n v a n n i e t -l i n e a i r e s y s t e m e n met twee g r a d e n v a n v r i j h e i d o n d e r z o c h t . B i j de bovengenoemde en ook b i j a n d e r e o n d e r z o e -k i n g e n w o r d t g e b r u i -k gemaa-kt v a n de z i c h b i j de w i s k u n d i g e d i e n s t b e v i n d e n d e g r o t e d i g i t a l e r e k e n m a c h i n e , v a n de a n a l o g e r e k e n m a c h i n e v a n h e t l a b o r a t o r i u m v o o r v o e r t u i g t e c h n i e k , de d i g i t a l e r e k e n m a c h i n e v a n h e t l a b o r a t o r i u m v o o r m e e t e n r e -g e l t e c h n i e k , e n v e r s c h e i d e n e r e k e n a p p a r a t e n v a n h e t o n t m o e t i n g s c e n t r u m v o o r meet en r e g e l t e c h -n i e k . I -n s a m e -n w e r k i -n g met d e z e l a b o r a t o r i a w e r d e -n o n d e r z o e k i n g e n aangaande de d y n a m i c a v o o r weg- e n 9
-s p o o r w e g v o e r t u l g e n v e r r i c h t . Zo k u n n e n genoemd w o r d e n : a . de v e r t i k a l e t r i l l i n g e n van w e g v o e r t u i g e n t e n -g e v o l -g e v a n h e t r i j d e n o v e r e e n o n e f f e n we-gdek, met i n a c h t n a m e v a n de m o g e l i j k h e i d d a t h e t c o n t a c t t u s s e n w i e l en wegdek o n d e r b r o k e n w o r d t ; b. h e t z g n . s h i m m y v e r s c h i j n s e l van w i e l e n met l u c h t b a n d e n v a n w e g v o e r t u i g e n ; c . de w i s s e l w e r k i n g t u s s e n een s p o o r w e g v o e r t u i g en de baan w a a r o v e r h e t z i c h b e w e e g t . B i j de o n d e r b en c genoemde o n d e r z o e k i n g e n z i j n de r e s u l t a t e n v a n h e t e l d e r s v e r m e l d e o n d e r z o e k o v e r h e t tangentiële c o n t a c t t u s s e n twee e l k a a r a a n r a k e n d e l i c h a m e n v a n g r o o t b e l a n g . D a a r n a a s t s p e l e n b i j de o n d e r c genoemde o n d e r z o e k i n g e n zgn. s t o c h a s t i s c h e t r i l l i n g s v e r s c h i j n s e l e n e e n b e l a n g -r i j k e -r o l , ook a a n d e z e v e -r s c h i j n s e l e n w o -r d t i n h e t l a b o r a t o r i u m v o o r t e c h n i s c h e m e c h a n i c a v e e l a a n d a c h t b e s t e e d . ( P r o f . d r . i r . A.D. de P a t e r ) 2. S n e l d r a a i e n d e s c h i j v e n en a s s e n . I n v e r b a n d met h e t o n t w e r p v a n e e n t o e s t e l v o o r h e t p e r i o d i e k o n d e r b r e k e n van e e n n e u t r o n e n s t r a a l w e r d e n b e s c h o u w i n g e n gehouden o v e r e e n z e e r s n e l d r a a i e n d e s c h i j f . Deze b e s t a a t u i t e e n c y l i n d r i s c h m i d d e n d e e l a a n w e e r s z i j d e n b e g r e n s d d o o r k e -k e g v o r m i g e b u i t e n d e l e n w a a r a a n de a s s t o m p e n z i j n b e v e s t i g d d i e op de l a g e r s r u s t e n . De m o e i l i j k h e i d l i g t h i e r i n d a t h e t c y l i n d r i s c h e d e e l n i e t mas-s i e f i mas-s maar i n twee o n d e r l i n g l o o d r e c h t e mas-s t e l mas-s e l mas-s d o o r l o p e n d e s p l e t e n h e e f t d i e de a s l o o d r e c h t k r u i s e n . E e n d e e l v a n h e t m a t e r i a a l d r a a g t dus w e l b i j a a n de b e l a s t i n g maar v r i j w e l n i e t a a n de s t e r k t e . Zowel e e n e l a s t i s c h e a l s een e e n v o u d i g e p l a s t i s c h e
b e r e k e n i n g w e r d o p g e g e v e n , d i t l a a t s t e t e r b e p a l i n g v a n h e t b r e u k t o e r e n t a l . Een e n a n d e r z a l e x -p e r i m e n t e e l w o r d e n g e v e r i f i e e r d i n de s l i n g e r -p u t v a n h e t l a b o r a t o r i u m . De b e p a l i n g v a n k r i t i e k e t o e r e n t a l l e n van een a s met b u i t e n de l a g e r s g e p l a a t s t e s c h i j f met g r o t e d i a m e t e r werd n a g e g a a n . G y r o s c o p i s c h e i n v l o e d k a n h i e r soms t o t m e r k w a a r d i g e m o e i l i j k h e d e n l e i d e n b i j de i t e r a t i e v e b e p a l i n g v a n h e t k r i t i e k e t o e -r e n t a l , d o o -r d a t i n e e -r s t e a a n l e g een i m a g i n a i -r t o e r e n t a l w o r d t gevonden. Het op één na l a a g s t e t o e r e n t a l i s dan reëel en k a n b.v. v o l g e n s de d e -f l a t i e m e t h o d e worden b e p a a l d . Voor h e t i n r e k e n i n g b r e n g e n v a n de m a s s a v a n de a s k a n i n b e p a a l d e g e v a l l e n e e n r e k e n m e t h o d e worden g e v o l g d d i e e e n b e p a a l d e a n a l o g i e v e r t o o n d met de methode R a y l e i g h -R i t z . ( I r . W.K.G. F l o o r ) c . C o n t a c t p r o b l e m e n . I n de j a r e n 1961-1968 i s v e e l a a n d a c h t b e s t e e d a a n de c o n t a c t p r o b l e m e n i n de e l a s t i c i t e i t s t h e o r i e . Wat b e t r e f t w r i j v i n g s l o o s c o n t a c t w e r d een t h e o r i e g e p u b l i s e e r d o m t r e n t de s p a n n i n g s v e r d e l i n g i n e e n e l a s -t i s c h e l a a g op e e n o n v e r v o r m b a r e f u n d e r i n g waarop d r u k w o r d t u i t g e o e f e n d d o o r e e n e v e n e e n s o n v e r v o r m b a r e c y l i n d e r . Op h e t o g e n b l i k i s een n u m e r i e k o n d e r z o e k aan de gang a a n g a a n d e h e t s y s t e e m w i e l s p o o r -s t a a f w a a r b i j h e t m a t e r i a a l n a a -s t e l a -s t i -s c h e ook p l a s t i s c h e v e r v o r m i n g e n k a n o n d e r g a a n .
Wat b e t r e f t p r o b l e m e n raet w r i j v i n g werd a l l e e n d r o g e w r i j v i n g beschouwd. E e n a l g e m e n e t h e o r i e werd g e g e -v e n -v a n de s p a n n i n g s -v e r d e l i n g i n h e t c o n t a c t g e b i e d v a n w i l l e k e u r i g gevormde l i c h a m e n w e l k e r a f m e t i n g e n
g r o o t z i j n t e n o p z i c h t e v a n h e t a l s e l l i p t i s c h a a n genomen c o n t a c t v l a k . H i e r m e d e werd de s p a n n i n g s v e r -d e l i n g i n h e t c o n t a c t v l a k v a n l i c h a m e n -d i e r o l l e n o n d e r i n v l o e d v a n e e n w i l l e k e u r i g e c o n s t a n t e k r a c h t en w r i n g e n d moment b e p a a l d . Deze t h e o r i e werd n e e r -g e l e -g d i n een p r o e f s c h r i f t en v e r s c h e i d e n e a r t i k e l e n . O n l a n g s i s e e n o n d e r z o e k a f g e r o n d a a n g a a n d e de s p a n n i n g s v e r d e l i n g i n de c o n t a c t s t r i p v a n twee e l a s t i s c h e c y l i n d e r s met e v e n w i j d i g e a s s e n d i e r o l l e n o n -d e r i n v l o e -d v a n e e n c o n s t a n t e a a n -d r u k k r a c h t en e e n v a r i a b e l e k r a c h t i n de r o l r i c h t i n g . (Dr. i r . J . J . K a l k e r ) d. Het n u m e r i e k s p a n n i n g s - en t r i l l i n g s o n d e r z o e k . 1. Algemene m e t h o d i e k . Door de r e v o l u t i o n a i r e o n t w i k k e l i n g e n v a n de d i -g i t a l e r e k e n a u t o m a t e n z i j n t e -g e n w o o r d i -g ook z e e r g e c o m p l i c e e r d e c o n s t r u c t i e s v o o r b e r e k e n i n g t o e -g a n k e l i j k -geworden. Wij d e n k e n h i e r b i j a a n k r a n e n , b r u g g e n , d r u k v a t e n en o n d e r d e l e n e r v a n . B i j h e t o p l o s s e n v a n d e z e g e c o m p l i c e e r d e p r o b l e m e n , w o r d t e e r s t de c o n s t r u c t i e g e s c h e m a t i s e e r d t o t e e n g e s c h i k t e c o m b i n a t i e v a n e e n v o u d i g e e l e m e n t e n ; v a n d a a r de benaming v a n d e z e methode: e l e m e n t e n m e t h o -de. V e r v o l g e n s w o r d t aangenomen d a t b i n n e n d e z e e l e m e n t e n a l l e e n b e p a a l d e v e r p l a a t s i n g s v e r d e l i n -gen kunnen o p t r e d e n . U i t d e z e v e r o n d e r s t e l l i n g v o l g t d a t g e z o c h t w o r d t n a a r e e n b e n a d e r i n g s o p -l o s s i n g v a n h e t v r a a g s t u k . B i j de o p -l o s s i n g moe-t e n we e r v o o r z o r g e n d a moe-t n a b u r i g e e l e m e n moe-t e n ook i n v e r v o r m d e t o e s t a n d b l i j v e n a a n s l u i t e n . V e r v o l gens kan h e t p r i n c i p e v a n minimum potentiële e n e r g i e worden g e b r u i k t om e e n s t e l s e l l i n e a i r e v e r g e l i j k i n g e n t e k r i j g e n met de onbekende v e r p l a a t s i n g e n i n e e n g r o o t a a n t a l p u n t e n v a n de c o n s t r u c t i e a l s onbekenden. Door de g r o o t t e v a n de b e
-s c h i k b a r e r e k e n m a c h i n e h e b b e n we o n -s t o t n u t o e moeten b e p e r k e n t o t s t e l s e l s v e r g e l i j k i n g e n m e t 100 - 500 o n b e k e n d e n . De twee b e l a n g r i j k s t e p r o b l e m e n h i e r b i j z i j n : 1® h e t s y s t e m a t i s e r e n v a n de b e r e k e n i n g om de g r o t e v e r z a m e l i n g e n g e t a l l e n t e kunnen opbouwen en o v e r -z i e n en 2® de k e u -z e v a n de e l e m e n t e n . H i e r a a n i s v e e l a a n d a c h t b e s t e e d h e t g e e n werd g e s t i m u l e e r d d o o r h e t o p l o s s e n v a n p r a k t i s c h e p r o b l e m e n . Ook t h e r m i s c h e v e r v o r m i n g e n kunnen e e n b e l a n g r i j k e r o l s p e l e n i n de d i m e n s i o n e r i n g v a n e e n c o n s t r u c t i e . V o o r d i t v r a a g s t u k i s e e n v a r i a t i e p r i n -c i p e o n t w i k k e l d , d a t e r t o e l e i d t d a t nu z o w e l de n i e t s t a t i o n a i r e t e m p e r a t u u r v e r d e l i n g a l s de b i j b e h o r e n d e t h e r m i s c h e v e r v o r m i n g e n i n e e n c o n s t r u c -t i e me-t de e l e m e n -t e n m e -t h o d e kunnen worden b e p a a l d .
( I r . W. V i s s e r ) 2. C o n c r e t e t o e p a s s i n g . I n v e r g e v o r d e r d s t a d i u m i s e e n i n o p d r a c h t v a n h e t S c h e e p s s t u d i e c e n t r u m g e s c h r e v e n A L G O L p r o -gramma g e s c h i k t v o o r h e t b e r e k e n e n van s p a n n i n g e n i n s y m m e t r i s c h e p o n t o n c o n s t r u c t i e s . De b e r e k e n i n g i s g e b a s e e r d op de e l e m e n t e n m e t h o d e . D i t p r o g r a m ma i s z o d a n i g o p g e z e t d a t h e t e e n g r o t e f l e x i b i l i t e i t h e e f t en d a t h e t g e b r u i k e r v a n w e i n i g k e n n i s v a n de e l e m e n t e n m e t h o d e en n u m e r i e k e a c h t e r -g r o n d e n v e r e i s t . De t e b e r e k e n e n c o n s t r u c t i e moet worden g e s c h e m a -t i s e e r d -t o -t p l a -t e n en v e r s -t i j v e r s . De p l a -t e n mogen de vorm hebben v a n e e n r e c h t h o e k , e e n d r i e h o e k o f e e n c o m b i n a t i e h i e r v a n . T e v e n s kunnen z g n . vouw-wanden, w e l k e i n 1 r i c h t i n g s l a p g e d a c h t worden, i n r e k e n i n g worden g e b r a c h t . B i j de i n v o e r v a n de g e t a l l e n v i n d t een c o n t r o l e 13
-p l a a t s o-p e v e n t u e l e -p o n s f o u t e n i n de g e t a l b a n d . I n hét b e g i n v a n h e t programma w o r d t v o o r z o v e r m o g e l i j k g e c o n t r o l e e r d of de a a n t a l l e n v a n de i n -g e v o e r d e -g e t a l l e n j u i s t z i j n . De b e l a s t i n g e n w e l k e op de c o n s t r u c t i e w e r k e n moet e n a l s b l o k e n p u n moet l a s moet e n i n r e k e n i n g w o r d e n g e -b r a c h t . De u i t v o e r k a n d o o r de g e b r u i k e r worden g e s t u u r d . Zo kunnen 2 g e t a l l e n worden opgegeven, de e e n f u n g e e r t a l s e e n nog j u i s t t o e l a a t b a r e b o v e n g r e n s van de o p t r e d e n d e s p a n n i n g , de a n d e r a l s o n d e r -g r e n s . Het e e r s t e i.v.m. de e i s v a n v o l d o e n d e s t e r k t e , h e t tweede i.v.m. e e n o p t i m a a l g e b r u i k v a n h e t m a t e r i a a l . De e l e m e n t e n w a a r i n de s p a n n i n g t e hoog o f t e l a a g i s t . o . v . d e z e g r e n z e n worden i n de u i t v o e r a a n g e g e v e n , d.w.z. hun l i g g i n g i n de c o n s t r u c t i e , de w a a r d e v a n de o p t r e d e n d e s p a n n i n g en v o o r p l a t e n de d i k t e , v o o r v e r s t i j v e r s h e t op-p e r v l a k v a n de d w a r s d o o r s n e d e . T e v e n s kunnen de s p a n n i n g e n i n door de g e b r u i k e r t e b e p a l e n p l a a t v e l d e n en r i j e n v e r s t i j v e r s worden u i t g e v o e r d . ( I r . G. Hommel) e. Het k r u i p - en p l a s t i c i t e i t s o n d e r z o e k . E e n k w a n t i t a t i e v e b e s c h r i j v i n g v a n h e t m e c h a n i s c h en t h e r m o d y n a m i s c h g e d r a g v a n m a t e r i a l e n op b a s i s v a n de h o o f d w e t t e n v a n de m e c h a n i c a en de t h e r m o d y n a m i c a i s p a s m o g e l i j k a l s de zogenaamde c o n s t i t u t i e v e v e r -g e l i j k i n -g e n v a n h e t m a t e r i a a l z i j n v a s t -g e s t e l d . I n h e t e l a s t i s c h g e b i e d worden d e z e g e l e v e r d door de wet van Hooke. I n h e t niet-elastisché g e b i e d z i j n z i j nog s t e e d s e e n o n d e r w e r p v a n o n d e r z o e k , w a a r b i j e r e e n moderne t e n d e n s i s d e z e v e r g e l i j k i n g e n t e f o r -m u l e r e n -met f u n c t i o n a l e n , d i e de g e s c h i e d e n i s v a n de v e r v o r m i n g i n r e k e n i n g b r e n g e n . E e n b e z w a a r v a n d e z e
-a -a n p -a k i s d -a t h e t , b e h -a l v e v o o r l i n e -a i r e s y s t e m e n w a a r v o o r h e t superpositiebeginsèl g e l d t , a b s o l u u t n i e t d u i d e l i j k i s hoe d e r g e l i j k e f u n c t i o n a l e n e x p e r i m e n t e e l zouden kunnen worden b e p a a l d . H e t o n d e r z o e k i n d i t l a b o r a t o r i u m i s daarom g e r i c h t op c o n s t i -t u -t i e v e v e r g e l i j k i n g e n , d i e worden g e f o r m u l e e r d op b a s i s v a n t h e r m o d y n a m i s c h e v a r i a b e l e n , d i e o n a f -h a n k e l i j k v a n de g e s c -h i e d e n i s v a n -h e t p r o c e s - de t o e s t a n d v a n h e t m a t e r i a a l zo n a u w k e u r i g m o g e l i j k moeten definiëren. E e n t h e o r i e , d i e e r v a n u i t g a a t d a t e e n v o l u m e e l e m e n t v a n h e t m a t e r i a a l i s o p g e -bouwd u i t e e n e i n d i g a a n t a l i s o t r o p e s u b e l e m e n t e n , a l l e • o n d e r w o r p e n a a n d e z e l f d e t o t a l e v e r v o r m i n g , w o r d t momenteel e x p e r i m e n t e e l g e t e s t , z o w e l v o o r p l a s t i c i t e i t a l s v o o r k r u i p . Het t h e o r e t i s c h o n d e r z o e k r i c h t z i c h op de v e r w e r k i n g v a n d i s l o c a t i e theorieën i n e e n c o n t i n u u m model v o o r p l a s t i s c h e v e r v o r m i n g , w a a r b i j de t h e r m o d y n a m i c a e e n essentiële r o l s p e e l t . De s t u d i e v a n de t h e r m o d y n a m i c a g r o n d s l a g e n v a n e e n y e r v o r m i n g s t h e o r i e h e e f t v o o r t s nog g e l e i d t o t e e n u i t b r e i d i n g v a n de M o o n e y - R i v l i n t h e o r i e v o o r r u b b e r t o t h e t t h e r m o - e l a s t i s c h g e d r a g r e k e n i n g houdend met de c o m p r e s s i b i l i t e i t v a n r u b b e r . ( P r o f . d r en J.H.M i r . J . F . B e s s e l i n g Lambermont, M.Sc.) 15
-4. HET EXPERIMENTELE ONDERZOEK. a . l . H e t p l a s t i c i t e i t s o n d e r z o e k . D o e l v a n h e t o n d e r z o e k : De e x p e r i m e n t e l e t o e t s i n g v a n e e n a n a l y t i s c h e t h e o r i e w e l k e h e t p l a s t i s c h g e -d r a g b e s c h r i j f t v a n m e t a l e n o n -d e r w i l l e k e u r i g e -doch l a n g z a a m v e r l o p e n d e s p a n n i n g s - o f r e k g e s c h i e d e n i s b i j c o n s t a n t e t e m p e r a t u u r . O m s c h r i j v i n g v a n de p r o e f : E e n dunwandige a l u m i n i u m b u i s w o r d t door t r e k i n h e t p l a s t i s c h e g e b i e d g e -b r a c h t . V e r v o l g e n s w o r d t de b u i s b i j c o n s t a n t e t r e k s p a n n i n g g e t o r d e e r d . De t e meten g r o o t h e d e n : 1. De v e r l e n g i n g , 2. De h o e k v e r d r a a i i n g , 3. De t r e k k r a c h t , 4. H e t w r i n g e n d e moment. B i j z o n d e r h e d e n : N a a r m a t e de v e r s t e v i g i n g i n h e t p l a s t i s c h e g e b i e d a f n e e m t w o r d t v o o r e e n z e l f d e s p a n -n i -n g s t o e -n a m e de c o r r e s p o -n d e r e -n d e r e k t o e -n a m e s t e e d s g r o t e r . Daarom moeten a a n de n a u w k e u r i g h e i d v a n de m e t i n g hoge e i s e n worden g e s t e l d . De m e e t e l e m e n t e n z i j n u i t -g e v o e r d op r e k s t r o o k b a s i s , z o d a t s n e l l e m e t i n -g e n a u t o m a t i s c h e v e r w e r k i n g m o g e l i j k i s . R e a l i s a t i e : 1. De v e r l e n g i n g w o r d t gemeten met b e h u l p v a n e e n r e k m e t e r u i t g e v o e r d me t b u i g v e r e n waarop r e k -s t r o o k j e -s z i j n g e p l a k t . De v e r e i -s t e g e v o e l i g h e i d w o r d t v e r k r e g e n door v a n m e e r d e r e r e k s t r o o k b r u g g e n h e t s i g n a a l op t e t e l l e n .
Door de r e k m e t e r u i t t e v o e r e n met twee b u i g v e e r t j e s (0,2 mm d i k ) e n d o o r e e n s p e c i a l e a r r a n g e r i n g v a n de r e k s t r o o k j e s w o r d t de r e k m e t e r o n g e v o e l i g v o o r h o e k v e r v o r m i n g e n b e r e i k t men e e n goede b e v e s t i g i n g s m o g e -l i j k h e i d .
-2. De h o e k v e r d r a a i i n g w o r d t g e m e t e n d o o r m i d d e l v a n twee op de b u i s b e v e s t i g d e p o t e n t i o m e t e r r i n g e n w e l k e d e e l u i t m a k e n v a n e e n v o l l e d i g e b r u g -s c h ' a k e l i n g . 3. De t r e k k r a c h t w o r d t a a n g e b r a c h t d o o r e e n h y d r a u l i s c h t r e k - d r u k mechanisme e n w o r d t gemeten met e e n t o r s i e - t r e k dynamometer w e l k e i n s e r i e met de p r o e f s t a a f s t a a t . Door h e t t o e p a s s e n v a n h u l p b r u g g e n k u n n e n we de t o r s i e g e v o e l i g h e i d v a n de t r e k b r u g , e n omgekeerd, de t r e k g e v o e l i g h e i d v a n de t o r s i e b r u g , e l i m i n e r e n . 4. H e t w r i n g e n d e moment w o r d t , v i a h e t t r e k - d r u k mechanisme e n de t o r s i e - t r e k d y n a m o m e t e r , op de b u i s a a n g e b r a c h t met b e h u l p v a n e e n Mohr e n F e d e r h a f f w r i n g b a n k 30 t o n cm.
Het w r i n g e n d moment w o r d t met b e h u l p v a n de t o r s i e -t r e k d y n a m o m e -t e r geme-ten. De v e r w e r k i n g v a n de m e e t s i g n a l e n g a a t t e n s l o t t e z o -a l s g e t e k e n d : d i g i t a l e r e k m e t e r p o n s b a n d -s c h r i j v e r c o d e -o m z e t t e r p o n s b a n d K. v . d . W e r f f . a . 2 . H e t k r u i p o n d e r z o e k . De a n a l o g i e t u s s e n k r u i p e n e e n r h e o l o g i s c h m o d e l . E e n v e e r met e e n i n s e r i e v e r b o n d e n w r i j v i n g s m e c h a -n i s m e , d a t de e i g e -n s c h a p h e e f t t e s l i p p e -n met e e -n r e k e n s n e l h e i d , a f h a n k e l i j k v a n de k r a c h t d i e e r op w e r k t w o r d t a l s e l e m e n t j e a a n g e d u i d . Beschouw twee 17
-R H E O L O G I S C H M O D E L
TUD
e v e n w i j d i g e p l a t e n w a a r t u s s e n e e n a a n t a l v a n z u l k e e l e m e n t j e s b e v e s t i g d z i j n , a l l e met v e r s c h i l l e n d e v e e r c o n s t a n t e n en w r i j v i n g s m e c h a n i s m e n . A l s de twee e v e n w i j d i g e p l a t e n b e l a s t worden door e e n t r e k k r a c h t z u l l e n de v e r e n o g e n b l i k k e l i j k v e r l e n g e n t e r w i j l , v o o r de t i j d t > O, de f r i c t i e - e l e m e n t j e s z u l l e n gaan s l i p p e n . H i e r d o o r z a l e e n r e d i s t r i b u t i e v a n de k r a c h -t e n i n de e l e m e n -t j e s p l a a -t s v i n d e n z o d a -t , a l s de -t i j d t o e n e e m t , de s l i p s n e l h e i d v a n de e v e n w i j d i g e p l a t e n v e r a n d e r t . H e t i s d u i d e l i j k d a t a l s de t r e k k r a c h t op de p l a t e n c o n s t a n t w o r d t gehouden e r op den d u u r e e n s t a t i o n a i r e t o e s t a n d i n t r e e d t w a a r b i j de a f s t a n d t u s s e n de p l a t e n met c o n s t a n t e s n e l h e i d toeneemt ( c o n s t a n t e r e k s n e l h e i d ) , Worden s p a n n i n g s s t a p p e n t o e g e p a s t b . v . d o o r h e t wegnemen o f v e r l a g e n v a n de b e l a s -t i n g d a n z a l de v e r l e n g i n g ( r e k ) -t u s s e n de p l a -t e n o g e n b l i k k e l i j k e l a s t i s c h afnemen en d a a r n a h e i * s t e l ( r e c o v e r y ) o p t r e d e n , t o t d a t a l l e s p a n n i n g e n i n de e l e m e n t j e s g e l i j k z i j n .
Deze v e r s c h i j n s e l e n komen k w a l i t a t i e f o v e r e e n met de o b s e r v a t i e s v a n k r u i p i n m e t a l e n . D i f f e r e n t i a a l v e r g e l i j k i n g e n w e l k e d i t r h e o l o g i s c h model b e s c h r i j v e n k u n n e n v r i j g e m a k k e l i j k worden a f -g e l e i d . De c o n s t a n t e n i n d e z e v e r -g e l i j k i n -g e n w o r d e n b e p a a l d u i t e e n k r u i p p r o e f o n d e r c o n s t a n t e s p a n n i n g en t e m p e r a t u u r ; n a g e g a a n w o r d t dan o f e e n b e v r e d i -gende o v e r e e n s t e m m i n g w o r d t v e r k r e g e n v o o r a n d e r e s p a n n i n g e n en s p a n n i n g s s t a p p e n b i j d e z e l f d e t e m p e r a -t u u r . (J.H.M. Lambermont, M.Sc.) B e s c h r i j v i n g m e e t o p s t e l l i n g k r u i p p r o e f . De k r a c h t i n de p r o e f s t a a f w o r d t d o o r m i d d e l v a n e e n b a l a n s a r m met e e n o v e r b r e n g i n g s v e r h o u d i n g v a n 1 op 75 c o n s t a n t gehouden. Aan de arm z i j n c o n t a c t e n gemon-t e e r d w e l k e , n a o n g e v e e r 0,025 mm v e r l e n g i n g ( k r u i p )
-v a n de p r o e f s t a a f , e e n motor i n s c h a k e l t w a a r d o o r de p r o e f s t a a f i n z'n g e h e e l n a a r beneden w o r d t g e t r o k -k e n , t o t d a t de b a l a n s a r m w e e r i n de h o r i z o n t a l e s t a n d s t a a t . De magnesium p r o e f s t a v e n hebben de v o l g e n d e a f m e t i n g e n : 100 x 4 x 1 cm. Op de b a l a n s a r m i s e e n l o o p g e w i c h t gemonteerd d a t , a a n g e d r e v e n met e e n e l e c -t r o m o -t o r , e e n b e l a s -t i n g s g e b i e d v a n 2 -t o n b e s -t r i j k -t . Aan h e t e i n d v a n de arm kunnen b o v e n d i e n g e w i c h t e n g e p l a a t s t worden w e l k e , p e r g e w i c h t , de k r a c h t i n de p r o e f s t a a f met 1 t o n v e r h o g e n . De b a l a n s a r m w o r d t aan de g e w i c h t s k a n t v i s k e u s gedempt. De v e r t i k a a l g e p l a a t s t e p r o e f s t a a f w o r d t met e e n u i t 3 s e c t i e s opgebouwde w e e r s t a n d s o v e n v e r w a r m d . Om de p r o e f s t a a f zo homogeen m o g e l i j k t e v e r h i t t e n k a n de o u t p u t v a n e l k e i n d i v i d u e l e s e c t i e g e r e g e l d worden. T u s s e n de 5 cm w e r k e l i j k e m e e t l e n g t e v a n de p r o e f -s t a a f w o r d t , t e g e n de -s t a a f , e e n p l a t i n a w e e r -s t a n d b e v e s t i g d w e l k e i n e e n b r u g v a n W h e a t s t o n e i s o p g e -nomen. Deze l a a t s t e s t u u r t e e n z e l f c o m p e n s e r e n d e s c h r i j v e r van L e e d s and N o r t h r u p . Aan de s c h r i j v e r i s e e n P . I . ( P r o p e r t i o n a l i n t e g r a t o r ) r e g e l a a r g e k o p p e l d w e l k e de t e m p e r a t u u r v a n de p r o e f s t a a f b i n -nen 0,2°C c o n s t a n t h o u d t . De n a u w k e u r i g h e i d v a n de p l a t i n a w e e r s t a n d l i g t i n de o r d e v a n e e n p r o c e n t van de i n g e s t e l d e t e m p e r a t u u r , d e z e i s n a t u u r l i j k r e p r o -d u c e e r b a a r . De r e k m e t i n g w o r d t met i n d u c t i e v e opnemers v a n P e e k e i u i t g e v o e r d . Het s i g n a a l w o r d t v i a r e k m e t e r s , e v e n -e -e n s -e -e n P -e -e k -e i , o p -e -e n m -e -e r p u n t s r -e c o r d -e r v a n P h i l i p s g e r e g i s t r e e r d . De v o l l e s c h a a l v a n de r e c o r d e r komt o v e r e e n met 20.000 m i c r o r e k . De f o n t i n de r e k m e t i n g w o r d t op t e n h o o g s t e 2 % g e s c h a t . (J.H.M. Lambermont, M.Sc.) b. H e t v e r m o e i i n g s o n d e r z o e k . B I J h e t v e r m o e i i n g s o n d e r z o e k r i c h t e n we ons
momen-t e e l s p e c i a a l op de b e p r o e v i n g v a n k r u k a s s e n . D i momen-t i s s l e c h t s e e n o n d e r d e e l v a n h e t zgn. k r u k a s o n d e r z o e k , w a a r b i j n a a s t de v e r m o e i i n g s y e r s c h i j n s e l e n e e n o n -d e r z o e k g a a n -d e i s n a a r -de s t i j f h e i -d v a n k r u k a s s e n en n a a r de s p a n n i n g s c o n c e n t r a t i e s b i j v e r s c h i l l e n d e a f ~ r o n d i n g s t r a l e n v a n pen n a a r wang en v a n de a s n a a r de wang. B o v e n d i e n z a l nog e e n o n d e r z o e k i n g e s t e l d w o r d e n n a a r h e t t r i l l i n g s g e d r a g v a n k r u k a s s e n . Momenteel w o r d t v o o r n a m e l i j k a a n d a c h t g e s c h o n k e n a a n h e t v e r m o e i i n g s a s p e c t . E r k u n n e n d r i e t y p e n k r u k a s s e n worden o n d e r s c h e i d e n : 1® de u i t één s t u k gesmede k r u k a s . 2® de h a l f gebouwde k r u k a s , w a a r b i j de k r u k p e n i n de wand gekrompen w o r d t en w a a r b i j wang en a s u i t één s t u k gesmeed z i j n . 3® de g e h e e l opgebouwde k r u k a s , w a a r b i j z o w e l de k r u k p e n a l s de a s i n de wang gekrompen z i j n . E e n b e l a n g r i j k e v r a a g h i e r b i j i s n u : hoe g e d r a a g t e e n k r i m p v e r b i n d i n g z i c h w a n n e e r h i j aan een w i s s e -l e n d e b e -l a s t i n g w o r d t o n d e r w o r p e n . H e t i s d i t -l a a t s t e w a a r n a a r i n h e t l a b o r a t o r i u m v o o r T e c h n i s c h e Mecha-n i c a e e Mecha-n o Mecha-n d e r z o e k w o r d t i Mecha-n g e s t e l d . H i e r b i j t r a c h t e Mecha-n we op e e n d r i e t a l v r a g e n a n t w o o r d t e g e v e n . 1^ Welke f a c t o r e n beïnvloeden de v e r m o e i i n g s e i g e n -s c h a p p e n v a n k r i m p v e r b i n d i n g e n ( b . v . k r i m p m a a t , o p p e r v l a k t e b e h a n d e l i n g , v e r l o p e n d e k r i m p m a a t , o n d e r s n i j d i n g v a n de b u s s e n e . d . ) en hoe moeten d e z e f a c t o r e n worden g e k o z e n om u i t e i n d e l i j k t o t de m e e s t g e s c h i k t e k r i m p v e r b i n d i n g t e g e r a k e n . 2° I s h e t vermoeden J u i s t d a t k r i m p v e r b i n d i n g e n , m i t s goed t o e g e p a s t , u i t e e n oogpunt v a n v e r m o e i -i n g de v o o r k e u r verd-iénen b o v e n g e l -i j k v o r m -i g e mas-s i e v e c o n mas-s t r u c t i e mas-s . 3® Welke w a a r d e n worden u i t de p r o e v e n v e r k r e g e n v o o r de zgn. d y n a m i s c h e s p a n n i n g s c o n c e n t r a t i e f a c -t o r , w e l k e J u i s -t v o o r de c o n s -t r u c -t e u r v a n z o v e e l b e l a n g i s . Waar i n h e t v o o r g a a n d e g e s p r o k e n werd o v e r v e r m o e i -i n g moet z o w e l g e d a c h t worden a a n t o r s -i e v e r m o e -i -i n g 21
a l s a a n b u i g v e r m o e i i n g . B e i d e s o o r t e n v e r m o e i i n g s p r o e v e n kunnen i n h e t l a b o r a t o r i u m worden u i t g e v o e r d . H i e r t o e werden e e n v i e r -t a l v e r m o e i i n g s m a c h i n e s o n -t w o r p e n en gebouwd -t.w. : 15 toncm b u l g v e r m o e i i n g s m a c h l n e 20 toncm t o r s i e v e r m o e i i n g s m a c h i n e 200 toncm b u l g v e r m o e i i n g s m a c h l n e 160 toncm t o r s i e v e r m o e i i n g s m a c h i n e Op a l l e v i e r de v e r m o e i i n g s m a c h i n e s worden d e z e l f d e k r i m p v e r b i n d i n g e n b e p r o e f d , om z o w e l h e t g e d r a g b i j t o r s i e a l s b i j b u i g i n g t e w e t e n t e komen en t e g e l i j -k e r t i j d de i n v l o e d n a t e g a a n v a n h e t s c h a a l e f f e c t . De a s s e n w e l k e b e p r o e f d worden kunnen o n d e r s c h e i d e n worden i n v i e r t y p e n : 1® de v o l k o m e n g l a d d e a s . H i e r u i t v e r k r i j g e n we de v e r m o e i i n g s e i g e n s c h a p p e n v a n h e t p r o e f m a t e r i a a l . 2® de m a s s i e v e a s s e n w e l k e g e o m e t r i s c h v o l k o m e n i d e n -t i e k z i j n a a n de a s s e n me-t opgekrompen b u s s e n . 3® de a s s e n met opgekrompen b u s s e n . H i e r b i j w o r d e n twee v e r s c h i l l e n d e k r i m p m a t e n t o e g e p a s t n l . 1/650 en 1/1000. 4® a s s e n met a a n de r a n d v a n de k r i m p v e r b i n d i n g e e n v e r l o p e n d e k r i m p m a a t . ( I r . W. v a n H o r s s e n ) c . H e t s p a n n i n g s o n d e r z o e k a a n c o n s t r u c t i e s . 1. Dunwandige c y l i n d e r met c i r k e l v o r m i g g a t . B i j h e t o n d e r z o e k w o r d t n a g e g a a n i n h o e v e r r e de t e meten s p a n n i n g e n i n de dunwandige c y l i n d e r met g a t o v e r e e n s t e m m e n met de b e r e k e n d e s p a n n i n g e n . De b e r e k e n i n g i s t e v i n d e n i n : "On t h e s t r e s s d i s t r i -b u t i o n i n c y l i n d r i c a l s h e l l s weakened -by a c i r c u l a r h o l e " , h e t p r o e f s c h r i f t v a n P r o f . L e k k e r k e r k e r . Deze b e r e k e n i n g h e e f t b e t r e k k i n g op e e n c i r k e l v o r mig g a t i n h e t o n t w i k k e l d e s c h a a l v l a k v a n de c y -l i n d e r . I n w e r k e -l i j k h e i d i s d i t n i e t t e r e a -l i s e r e n 23
-C o n s t r u c t i e k l e m r i n g .
Voor k l e i n e w a a r d e n v a n de g a t d i a m e t e r z a l de a f w i j k i n g van h e t model t . o . v . de w e r k e l i j k h e i d g e -r i n g z i j n . I n h e t p r o e f s c h r i f t z i j n e x p e r i m e n t e l e en t h e o -r e t i s c h e -r e s u l t a t e n v e -r m e l d b i j b e l a s t i n g v a n de c y l i n d e r a l s g e h e e l op t r e k en w r i n g i n g . De g a t -r a n d was i n d i t g e v a l dus s p a n n i n g s v -r i j . B i j de h u i d i g e o p s t e l l i n g w o r d t de g a t r a n d b e l a s t en w e l op t r e k - d r u k en l a t e r op b u i g i n g i n twee r i c h t i n g e n en op w r i n g i n g . H i e r t o e i s a a n de g a t -r a n d e e n k l e m c o n s t -r u c t i e met f l e n s a a n g e b -r a c h t , w e l k e s c h e t s m a t i g i n n e v e n s t a a n d e f i g u u r i s a a n -g e -g e v e n . Op de f l e n s w o r d t de dynamometer a a n g e b r a c h t en op de dynamometer een c o n s t r u c t i e om de b e l a s t i n g a a n t e b r e n g e n . De r e k s t r o o k j e s z i j n z o w e l op de b i n n e n - a l s op de b u i t e n k a n t v a n de c y l i n d e r w a n d a a n g e b r a c h t , e n w e l zo d a t z e t e g e n o v e r e l k a a r op d e z e l f d e s t r a a l z i t -t e n . A l l e dynamometers k u n n e n , v o o r e e n k l e i n b e r e i k , ook p a r a s i t a i r e b e l a s t i n g e n meten. Voor de t r e k d r u k b e l a s t i n g z i j n b u i g i n g en w r i n g i n g p a r a s i t a i r e b e l a s t i n g e n . De b e d o e l i n g i s om d e z e p a r a -s i t a i r e b e l a -s t i n g n u l t e l a t e n z i j n , en z o d i t o n m o g e l i j k i s i n e l k g e v a l zo k l e i n m o g e l i j k e n v a n e e n bekende g r o o t t e ; De w r i n g d y n a m o m e t e r b e s t a a t u i t e e n membraan v a n v e r l o p e n d e d i k t e z o d a n i g d a t o v e r a l de s c h u i f -s p a n n i n g d e z e l f d e w a a r d e h e e f t . Op d i t membraan z i j n r e k s t r o o k j e s g e p l a k t v o l g e n s een w r i n g - , e e n t r e k b r u g en twee b u i g b r u g g e n . M ^ < 3 5 0 kgfm, t r e k -d r u k < 1 0 0 k g f , < 1 0 kgfm. De b u i g d y n a m o m e t e r b e s t a a t u i t een dunwandige c y l i n d e r b e p l a k t met.twee b u i g b r u g g e n , e e n w r i n g en e e n t r e k b r u g . MT^ < 6 5 kgfm, M < 1 0 kgfm, t r e k 2 5
-d r u k « 100 k g f .
De t r e k d r u k dynamometer v e r d i e n t e e n n a d e r e b e -s c h o u w i n g ( z i e f i g u u r ) .
Deze dynamometer b e s t a a t u i t d r i e c y l i n d e r t j e s met een d i a m e t e r v a n 14 mm e n een w a n d d i k t e v a n 0,2 mm. Deze c y l i n d e r t j e s z i j n e l k v o o r z i e n v a n e e n t r e k b r u g e n z i j n g e p l a a t s t op de h o e k p u n t e n v a n een g e l i j k z i j d i g e 3hoek. A a n de boven e n o n d e r k a n t z i j n z e o n d e r l i n g v e r b o n d e n d o o r e e n s t a r -r e p l a a t . Op de b o v e n s t e s t a -r -r e p l a a t z i t een b r a a n b e v e s t i g d met een d i k t e v a n 1 mm. D i t mem-b r a a n d i e n t om h e t w r i n g e n d moment op t e nemen e n i s d a a r t o e v o o r z i e n v a n een w r i n g b r u g . T r e k e n b u i g i n g worden d o o r de c y l i n d e r t j e s opgenomen. Deze b e l a s t i n g e n d i e n e n dus b e p a a l d t e worden u i t de o u t p u t v a n de c y l i n d e r t j e s a f z o n d e r l i j k . Met w e e r s t a n d j e s i s de o u t p u t v a n i e d e r c y l i n d e r t j e b i j e e n z e l f d e t r e k b e l a s t i n g g e l i j k gemaakt. D i t g e e f t e e n k l e i n e v e r z w a k k i n g doch v e r e e n v o u d i g t de i n t e r p r e t a t i e v a n de m e e t r e s u l t a t e n . A l d e z e dynamometers z i j n i n de w e r k p l a a t s v a n h e t l a b o r a t o r i v i m v o o r T e c h n i s c h e M e c h a n i c a v e r -v a a r d i g d . ( I r . G. Hommel) 2. S p a n n i n g s v e r d e l i n g i n o v e r g a n g k r u k w a n g - a s h a l s v a n een k r u k a s s e g m e n t . G e c o m b i n e e r d f o t o - e l a s t i s c h en r e k s t r o o k o n d e r z o e k . D o e l h i e r v a n i s h e t n a g a a n v a n de i n v l o e d v a n de a f r o n d i n g s s t r a a l op de s p a n n i n g s c o n c e n t r a t i e . De b e l a s t i n g g e s c h i e d t op b u i g i n g i n h e t s y m m e t r i e -v l a k d.m.-v. een h y d r a u l i s c h e m e e t -v i j z e l . 3. S p a n n i n g s v e r d e l i n g i n r o n d e m a s s i e v e a s met d i a m e t r a l e b o r i n g . R e k s t r o o k o n d e r z o e k n a a r s p a n n i n g s v e r d e l i n g a l s 26
f u n c t i e v a n r/R. B e l a s t i n g w i j z e : W r i n g i n g e n z u i v e r e b u i g i n g . O n t w i k k e l i n g v a n s p e c i a l e p l a k t e c h -n i e k v o o r r e k s t r o o k j e s i -n l a -n g e -nauwe b o r i -n g e -n . 4. S p a n n i n g s - en v e r v o r m i n g s m e t i n g aan s c h e e p s m o d e l . E e n dunwandige c o n s t r u c t i e met d w a r s s c h o t t e n e n z w a r e e i n d p l a t e n w o r d t op w r i n g i n g b e l a s t . H e t i s b e d o e l d a l s g e s t y l e e r d model v a n een s c h e e p s c o n -s t r u c t i e , om een i n d r u k t e k r i j g e n van de i n v l o e d v a n d w a r s s c h o t t e n , d u b b e l e bodem e n z . op de s t i j f h e i d v a n de c o n s t r u c t i e , de s c h u i f s p a n n i n g s v e r d e l i n g en de mate v a n w e l v i n g s v e r h i n d e r i n g b i j t o r -s i e . De g e g e v e n s z i j n e e r s t n u m e r i e k a f g e l e i d m.b.v. de e l e m e n t e n m e t h o d e ; z i j worden e x p e r i m e n t e e l g e v e r i f i e e r d d o o r een r e k s t r o o k m e t i n g en d o o r v e r -p l a a t s i n g s m e t i n g e n a a n de u i t e i n d e n v a n h e t m o d e l . De r e s u l t a t e n z i j n v a n b e l a n g v o o r h e t b e p a l e n v a n de invloedscoëfficiënten, d i e n o d i g z i j n v o o r h e t u i t v o e r e n v a n t r i l l i n g s b e r e k e n i n g e n a a n s c h e p e n . Het o p t i s c h s p a n n i n g s o n d e r z o e k . 1. V e r w e r k i n g v a n o p t i s c h g e v o e l i g e m a t e r i a l e n : E e n v a n de m e e s t t o e g e p a s t e m a t e r i a l e n v o o r h e t v e r v a a r d i g e n van f o t o e l a s t i s c h e m o d e l l e n i s a r a l -d i t - B , e e n epoxy h a r s . V o o r ons was h e t v a n b e l a n g om e e r s t e r v a r i n g op t e doen i n h e t v e r v a a r d i g e n v a n e e n v o u d i g e g i e t m o d e l l e n . A l s model i s g e k o z e n een v l a k k e p l a a t d i e g e b r u i k t k a n worden v o o r t w e e - d i m e n s i o n a a l o n d e r z o e k . Het was r e e d s b e k e n d d a t h i e r b i j een a a n t a l essentiële m o e i l i j k h e d e n z o u d e n moeten worden o p g e l o s t i n v e r b a n d met h e t v e r k r i j g e n v a n e e n goede o p p e r v l a k t e g e s t e l d h e i d . E e r s t werd g e g o t e n t u s s e n g e p o l i j s t e a l u m i n i u m p l a t e n omdat h e t h e c h t e n t u s s e n a l u m i n i u m en a r a l
-82 • i ju Bq a qo sT qd o S ux xi aq -S ua ui Bg
d i t r e e d s door e e n e e n v o u d i g e s i l i c o n e n o l i e w o r d t t e g e n g e g a a n . L a t e r werd o v e r g e g a a n op g l a z e n i . p . v . a l u m i n i u m p l a t e n omdat d e z e i n e l k e g r o o t t e d i r e c t b e s c h i k b a a r z i j n . Het p r o b l e e m v a n h e t h e c h t e n t u s s e n g l a s en a r a l d i t werd o p g e l o s t d o o r e e n m e n g s e l t e g e b r u i k e n v a n twee b e s t a a n d e l o s s i n g s -m i d d e l e n : e e n s i l i c o n e n h a r s e n e e n s i l i c o n e n o l i e . T e n s l o t t e kon h e t v e r s c h i j n e n van g r o t e l u c h t i n -s l u i t -s e l -s aan h e t o p p e r v l a k v a n de a r a l d i t - p l a a t worden t e g e n g e g a a n door e l a s t i c i t e i t i n de m a l i n t e bouwen. 2. O n t w i k k e l i n g a p p a r a t u u r . E e n a f b e e l d i n g v a n de f o t o - e l a s t i s c h e bank v a n h e t l a b o r a t o r i u m i s b i j g e v o e g d . H e t o p t i s c h e s t e l -s e l , b e -s t a a n d e u i t l i c h t k a -s t , l e n z e n e n f i l t e r -s ; h e t w e r k t u i g b o u w k u n d i g e g e d e e l t e b e s t a a n d e u i t h e t f r a m e , de b e l a s t i n g p l a a t e n de a a n d r i j v i n g e n ; h e t s t u u r g e d e e l t e b e s t a a n d e u i t s c h a k e l k a s t e n s e r v o - s y s t e e m ; d i t g e h e e l i s i n s a m e n w e r k i n g met m e d e w e r k e r s v a n de g r o e p m e c h a n i c a v a n de T.H.¬ E i n d h o v e n o n t w i k k e l d . De u i t r u s t i n g i s t h a n s g e -c o m p l e t e e r d met o v e n s v o o r h e t t o e p a s s e n v a n de i n v r i e s m e t h o d e e n v o o r h e t b e w a r e n v a n m o d e l l e n c.q. s p a n n i n g s v r i J maken. De v e r d e r e o n t w i k k e l i n g i s g e r i c h t op h e t a u t o m a -t i s e r e n v a n de c o m p e n s a -t i e - m e -t i n g v o o r h e -t b e p a l e n v a n de g r o o t t e v a n de r e t a r d a t i e i n e e n p u n t e n op h e t v e r k r i j g e n v a n d i r e c t e f o t o g r a f i s c h e a f -d r u k k e n , -d i e g e s c h i k t z i j n om e l -d e r s t e w o r -d e n u i t g e w e r k t . Het d r i e d i m e n s i o n a l e o n d e r z o e k a a n r o t a t i e s y m m e t r i s c h e m o d e l l e n o n d e r e e n v o u d i g e b e l a s t i n g s y -s t e m e n i -s i n v o o r b e r e i d i n g . ( I r . W. V i s s e r e n i r . J . J . P . G e e r l i n g s ) 29
-SLOTWOORD. E e n o v e r z i c h t v a n h e t o n d e r z o e k i n h e t l a b o r a t o r i u m , z o a l s U d a t h i e r i s geboden, d r a a g t h e t k a r a k t e r v a n e e n momentopname, met n a a r v o r e n s p r i n g e n d e d e t a i l s , d i e e c h t e r g e z i e n moeten worden t e g e n de a c h t e r g r o n d v a n e e n b r e e d o p g e z e t o n d e r z o e k op h e t g e b i e d v a n de t e c h n i s c h e m e c h a n i c a , waarmee h e t l a b o r a t o r i u m z i c h i n t e r n a t i o n a l e b e k e n d h e i d h e e f t v e r w o r v e n . R e g e l m a -t i g mag h e -t l a b o r a -t o r i u m dan ook g e d u r e n d e k o r -t e r e o f l a n g e r e t i j d g a s t v r i j h e i d v e r l e n e n a a n b u i t e n l a n d -s e o n d e r z o e k e r -s , a f k o m -s t i g u i t a l l e d e l e n v a n de we-r e l d . Voortbouwende op h e t werk v a n de g r o n d l e g g e r s v a n h e t l a b o r a t o r i u m . P r o f . d r . i r . C.B. B i e z e n o en P r o f . d r . i r . J . J . K o c h , z a l de h u i d i g e s t a f e r n a a r b l i j v e n s t r e v e n de m e c h a n i c a t e n behoeve v a n h a a r t e c h n i s c h e t o e p a s s i n g e n v e r d e r t e o n t w i k k e l e n , z o a l s op g r o n d v a n de t h a n s t e r b e s c h i k k i n g s t a a n d e u i t s t e k e n d e f a -c i l i t e i t e n v a n h a a r mag worden v e r w a -c h t . De H o o g l e r a a r - B e h e e r d e r P r o f . d r . i r . J . F . B e s s e l i n g . 30
STAF VAN HET LABORATORIUM VOOR TECHNISCHE Ml D o c e n t e n ; P r o f . d r . i r . J . F . B e s s e l i n g P r o f . d r . i r . W.T. K o i t e r P r o f . d r . i r . J . G . L e k k e r k e r k e P r o f . d r . i r . A.D. de P a t e r I r . R . J . L e g g e r I r . H. W i e r i n g a W e t e n s c h a p p e l i j k e S t a f : I r . P.M.T. B r o e r s e n I r . W.K.G. F l o o r I r . J . J . P . G e e r l i n g s I r . G. Hommel I r . W. v a n H o r s s e n I r . W.G. K o s t e r J.H.M. Lambermont M.Sc. I r . W. V i s s e r T e c h n i s c h e S t a f : J . J . H e e r e n s H.R. Rade G. de V r i e s R e k e n k a m e r : J.D. D i e p s t r a t e n T h . Douma
