Title (srp)

Razvoj i optimizacija laboratorijske kidalice namenjene ispitivanjima materijala sa aspekta minimizacije grešaka merenja i cene koštanja

Author

Kostić, Sonja, 1971-

Contributor

Tadić, Branko, 1958-
Todorović, Petar, 1969-
Adamović, Dragan, 1960-
Vukelić, Đorđe, 1974-

Description (eng)

ABSTRACT:The dissertation presents a process of developing a small, laboratory device for tensile testingof various materials at room, elevated and high temperatures. A literature review has shownthat there is a legitimate need to develop a device that will be able to reliably and withsatisfactory accuracy perform tests of materials whose samples are of non-standard shapes anddimensions, with small cross-sections. Tensile testing of such specimens is performed atrelatively low tensile forces, up to 2000 N, so that a proper technical-technological approachcould create a device of appropriate stiffness, where the compliance of the subassemblies of thestructure could be reduced to a minimum. The paper pays special attention to the compliancethat occurs in the clamping jaws, in the part where the specimen is positioned and fixed. Theclamping system causes potentially the largest errors of force and elongation measurements. Tominimize the influence of this source of errors, a new model of clamping system was developed.The experimental results were verified by being compared to the results obtained on aconventional tensile testing device with an extensometer. The comparison was based onpreviously developed analytical expressions related to the uncertainty in the elastic modulus,as the characteristics of the material that is the most sensitive to the errors in measurement ofvery small elongations in the elastic region. Factors influencing the uncertainty of measuringthe elastic modulus were defined. Analytical limits of the uncertainty in the elastic modulus,i.e. the limits of „acceptable“ uncertainties, were determined. The mean values of theuncertainties in the elastic modulus are 1.97% on a conventional tensile testing device with anextensometer and 1.56% on a small laboratory tensile testing device. In the region of lowerforces and small elongations, the uncertainty in the elastic modulus measurement has highervalues, which is primarily caused by the imperfections of measuring instrumentation [S. Kostić,2021]. Due to its shape and geometric characteristics, the specimen used for testing the materialon a small, laboratory tensile testing device was observed as an elastic system. An analyticalmodel was developed, enabling the determination of elongation values in all test zones (radiuszone and end of the test specimen). In that way, it is possible to correct the measured elongation,which comprises not only the initial gauge length of the test specimen, and to influence theminimization of measurement errors as well.For testing materials at elevated and high temperatures, a module with a chamber wasdeveloped, an energy efficient system that has the appropriate range and control of the settemperature. After the obtained test results were compared to the results available in theliterature, it proved to be a reliable and accurate system.All things considered, a small laboratory tensile testing device could find a very significantapplication in education, industry, and scientific research in the field of material testing.

Description (srp)

REZIME:U disertaciji je predstavljen proces razvoja male, laboratorijske kidalice zaispitivanje različitih materijala na zatezanje pri sobnim, povišenim i visokimtemperaturama. Pregled literaturnih izvora pokazao je da postoji opravdana potrebaza razvojem uređaja koji će pouzdano i sa zadovoljavajućom tačnošću moći da vršeispitivanja materijala čiji su uzorci nestandardnih oblika i dimenzija, malihpoprečnih preseka. Zatezanje takvih uzoraka se vrši pri relativno malim silamazatezanja, do 2000 N, tako da je dobrim tehničko-tehnološkim pristupom mogao danastane uređaj odgovarajuće krutosti, kod koga je popustljivost podsklopovakonstrukcije mogla da bude svedena na minimum. U radu je posebna pažnja posvećenapopustljivosti koja se javlja u steznim čeljustima, na delu gde se vrši prihvat ipozicioniranje epruvete. Imajući u vidu da je izvor potencijalno najvećih grešakamerenja sila i izduženja, u radu je predstavljen nov model prihvata i stezanja epruveteu stezne čeljusti, kako bi se minimizirao njegov uticaj na greške merenja. Verifikacijarezultata ekperimentalnih ispitivanja vršena je poređenjem sa rezultatima dobijenimispitivanjem materijala na konvencionalnoj kidalici sa ekstenziometrom, na osnovuprethodno razvijenih analitičkih izraza vezanih za neizvesnost određivanja modulaelastičnosti, karakteristike materijala koja je najosetljivija na greške merenja jakomalih vrednosti izduženja u oblasti elastičnih deformacija. Definisani su faktorikoji utiču na neizvesnost merenja modula elastičnosti. Određene su analitičkegranice neizvesnosti modula elastičnosti, odnosno granice „prihvatljivih“neizvesnosti. Srednje vrednosti neizvesnosti modula elastičnosti su 1.97% nakonvencionalnom uređaju za ispitivanje zatezanjem sa ekstenziometrom i 1.56% namalom laboratorijskom uređaju za ispitivanje zatezanjem. U području manjih sila imalih izduženja neizvesnost merenja modula elastičnosti ima veće vrednosti, što jeprvenstveno uzrokovano nesavršenostima mernih instrumenata [S. Kostić, 2021]. Zbogsvog oblika i geometrijskih karakteristika, epruveta koja se koristi za ispitivanjematerijala na maloj, laboratorijskoj kidalici je posmatrana kao elastični sistem,odnosno razvijen je analitički model koji kao rezultat daje veličine izduženja u svimzonama epruvete (zona radijusa i krajeva epruvete za prihvat). Na taj način je mogućeizvršiti korekciju izmerenog izduženja, koje ne predstavlja izduženje samo mernogdela epruvete i uticati na minimizaciju grešaka merenja.Za potrebe ispitivanja materijala na povišenim i visokim temperaturama razvijen jemodul sa komorom, koja je energetski efikasan sistem, sa odgovarajućim opsegom ikontrolom zadate temperature. Poređenje dobijenih rezultata ispitivanja sarezultatima dostupnim u literaturi je pokazalo da je u pitanju pouzdan i tačan sistem.Uzevši sve u obzir, mala laboratorijska kidalica mogla bi da se primeni kako uobrazovanju studenata, tako i u industriji i istraživanjima u oblasti ispitivanjamaterijala.

Description (srp)

-

Object languages

Serbian

Date

2021

Rights

Creative Commons License
This work is licensed under a
CC BY-ND 3.0 AT - Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/at/legalcode

Identifiers