Meten van interaktieve-kip

Meten van interaktieve-kip

Citation for published version (APA):

Smeets, P. M. (1988). Meten van interaktieve-kip. (DCT rapporten; Vol. 1988.045). Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1988

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

B.M Smeetc

Eindhoven

Het onderzoek naar het verschijnsel interaktieve-kip op de TUE bestaat uit een theoretisch en praktisch gedeelte.Het

praktisch gedeelte bestaat uit het ontwikkelen van een

meetopstelling waarmee interaktieve-kip kan worden gerneten.Dit laatste blijkt niet eenvou2ig te zijn.Na een lange evolutie van de neetopstelling is het nu mogelijk om redelijk betrouwbare metingen te verrichten.

Mijn werksaamheden bestonden uit het operationeel maken van de meetopstelling ,en het verrichten van metingen.

In het verleden is gebleken dat metingen sterk worden beinvloedt door scheef aangebrachte belastingen.Dit wordt veroorzaakt door uitlijnfouten van de belastings-armen t.0.v het profiel ,en door onnauwkeurig ingespannen profielen.Er i s

een uitlijn en instel methode ontwikkelt wâarmee profielen en belastings-armen goed ingesteld kunnen worden-Daanaast is de ingietmethode verbeterd waardoor de aan het profiel gegoten kunstof-proppen beter in lijn liggen met het profiel.

De meetmethode voor het meten van een sinusvormige plooi in de flens van het T-profiel was alleen geschikt voor niet gekipte profielen.Tevens hadden de grote aandrukkrachten van de

gebruikte verplaatsingsopnemers een te grote invloed op de meting zelf.Daarom is men overgestapt op een andere

meetmethode. Met vier lichtgewicht verplaatsingsopnemers worden er vier meetpunten van de sinusvormige plooi bepaald.Met een computer-programma worden de meetpunten verwerkt tot

amplitude,golflengte,en konstante van de sinus.Met een ander programma worden de gegevens van de gemeten positie van een profiel-doorsnede in het X-Y vlak gekorrigeerd en verwerkt.

interaktieve-kip te meten.De gegevens verwerking rn.b.v een

personal-computer gaat snel en geeft geen problemen.Tijdens het meten is gebleken dat de metingen sterk worden beinvloedt door slordigheden in de instelling van het geheel ,en door het

aanbrengen van de belasting.ïnstellen en belasten van het profie1,moet dan ook met zorg worden uitgevoerd.

Uit een vergelijk van de verkregen resultaten met het opgestelde theoretische model is gebleken dat theorie en praktijk in kwalitatieve zin e2n sterke overeenkomst

vertonm.In kwantitatieve zin zijn er ook sterke overeenkomsten tussen theorie en praktijK.Met name de golflengte van de sinus en de voorspelde kipmomenten.

Vooral het aanbrengen van de belasting kan nog verbeterd worden ,b.v door het aanbrengen van een verplaatsing in plaats van het aanbrengen van een dood gewicht.Bij het aanbrengen van de

belasting in de vorm van een verplaatsing is het tevens mogelijk om een dalende kracht-weg kromme te bepalen.

Samenvatting

.

3.1 3 . 2 3.3 3 . 4 Voorwoord

...

1

Inleiding

...

1

1 Wat hoe meten

...

3

1.1.1

1 . 1 . 2

1.1.3

1.1.4 1 . 2

1.3

1.4 Beschrijving van het verschijnsel interakti2ve kip.3 Verlaging van de profielstijfheid

...

5

De definitie van instabiliteit

...

6

Instabiliteit dcor interaktie

...

8

De T-profielen

...

11

Aanbrengen van de belasting

...

11

Wat wordt er gemeten

...

- 1 2 2 Onderzoek en verbeteringen

...

14 2 . 1 2 . 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 Uitrichtsysteem

...

14

Invloed aandraaien spanbussen

...

15

Invloed verplaatsings-opnemers

...

1 5 Torsie-opname van de ophangplaten

...

16

Konklusie

...

17 3 Meet-voorbereidingen

...

18 Profiel ingieten

...

18 Het rekstrookje

...

18 Warkvolgorde

...

19 Meten en verwerken

...

~0

4.1 4.2 4.3

Positie-bepaling

...

21

Bepalen van de plooifunctie

...

22

Konklusie

...

2~ 5 Meetresultaten

...

23 . * 5.1 5.2 Kwalitatieve meetresultaten

...

23 Kwantitatieve meetresultaten

...

2 4 6 Konklusie en aanbevelingen

...

25 6.1 6.2 Konklusie

...

25 Aanbevelingen

...

26 Bijlagen

1 Theorie om een sinus te bepalen uit vier meetpunten. 2 Programma om de positie in het X-Y v l a k te bepalen.

3 Korrektie van de cosinus fout. 4 Programma om de sinus te bepalen.

5 D A N A meetfile,

6 Berekening plooimoment en golflengte.

VOORWOORD

Dit verslag behandelt een projekt van de vakgroep fundementele werktuigbouwkunde ( W F W ) bij de TUE.Het beschrijft het

perfektioneren en operationeel maken van een lang bestaande

meetopstelling.Deze meetopstelling heeft een evolutie van ongeveer acht jaar doormaakt,voor achtergrond informatie over het hoe en waarom van deze opstelling verwijs ik dan ook naar het laatste rapport.

Ik bedank :dr.ir.C.M.Menken. M.c.v.Hout.

ing.W.J.Groot.

voor de begeleiding en gedane suggesties.

Toon,Sjef en Frans bedank ik voor de raadgevingen bij het maken van de benodigde onderdelen,en Julius en Karel voor de

raadgevingen hulp en uitleg bij het plaatsen en aansluiten van de meetapgeratuur.

INLEIDING

-Probleemstelling.

Aan de hand van aanbevelingen voor nader onderzoek en

verbeteringen die in het verslag van mijn voorganger gedaan zijn

I heb ik onderzoek verricht.Het uiteindelijke doel is om tot een betrouwbare meting te komen van het verschijnsel interaktieve

kip.Dit verschijnsel kan optreden bij op buiging belaste profielen die dunwandige delen hebben.Naact kip t.g.v buiging,kan er ook lokale knik van dunwandige delen optreden.kombinatie van deze twee verschijnselen kan tot zeer ongewenste situaties leiden.

-Opbouw van het rapport.

Dit rapport kan gezien worden als een vervolg op het rapport van F van de Klundert.Tite1:Onderzoek naar onnauwkeurigheden van de

kipproefopstelling.

NR:WFW 87.040.

Datum:Juni 1987.

Ik verwijs naar dit rapport voor de beschrijving van. -De kipproef opstelling.Hfst 3.1-3.3.

-Theorie en plaatsing van rekstrookjes voor meten van spanningen

-Onderzoek naar de invloed van de ophanging.Hfst 5.4.

-

# I I # I I I f positie van de draagarmen.Hfst 5,3.,

in een T-profiel.Hfst 4.1-4.3.

Het voorliggende rapport is onderverdeeld in de volgende hoofdstukken.

-Wat hoe meten.

Hierin wordt een beschrijving gegeven van het verschijnsel interaktieve-kip en hoe we dit verschijnsel gaan meten.

In dit hoofdstuk worden de resultaten beschreven van het onderzoek naar de onnauwkeurigheden van de opstelling,en wat het effekt is van aangebrachte veranderingen.

Hierin wordt de werkvoorbereiding en volgorde gegeven die vooraf gaan aan een meting.

-Onderzoek en verbeteringen.

-Meet voorbereidingen.

1 WAT HOE TE METEN.

1.1.1 BESCHRIJVING VAN HET VERSCHIJNSEL INTERAKTIEVE KIP.

De T-profielen waaraan we meten worden aan beide zijden belast door een koppel (fig 1).De verschijnselen die we verwachten te meten zijn onder te verdelen in drie soorten.

.

/.I

<

h

_ _ . .

.

Kip:Kip(globale knikltreedt op bij langere profie1en;het

profiel zal eerst vertikaal uitbuigen,bij het bereiken van de kipbelasting zal het profiel ook horizontaal uitbuigen en verdraaien(fig 2).Het horizontale uitwijken heeft dezelfde oorzaak als de Euler-knik van een kolom.De nog verder

doorgebogen toestand is niet meer stabie1,het profiel zoekt

.

een ander in dit geval wel stabiele evenwichtsstand.Ana1oog aan de Euler-kolom zal de

afhankelijk zijn. - -

kritische belasting lengte

Y

t i

Lokale knik:Dit treedt op bij kortere profie1en;door de geringe lengte zal er nog geen kip optreden.De grote drukkrachten in de flens leiden ertoe dat deze gaat

plooien(golven).Het golven kan in langsrichting door een sinus beschreven worden,en komt overeen met knik v.e opgelegde

plaat(fig 3 ) . I

Interaktieve kip:Dit kan in een groot lengte gebied optreden plooien en kip treden samen op.Beide knikvormen zullen elkaar ongunstig beivloeden.Bij toenemende profiellengten zal het moment voor kip steeds dichter naderen tot het moment voor plooien (Mkip gaat naar Mplooi,punt C in figlO).In dit gebied kan destruktieve instabiliteit optreden waardoor het profiel plotseling bezwijkt.Bij Mkip=Mplooi=Mkritisch blijkt het

profiel 't meest instabiel te zijnffig 4),De gevoeligheid voor onnauwkeurigheden (imperfekties) is tevens sterk

toegenomen,imperfektie gevoeligheid heeft tot gevolg dat het maximum in het kracht-weg diagram lager komt te liggen.

W=Horizontale uitwijking Wo=Aangebrachte imperfektie

1"

_I

I c

4

I

i

L*

1.1.2 VERLAGING VAN DE PROFIEL-STIJFHEID.

profiel werken kunnen we het gedrukte gedeelte zien als een Euler kolom(fig 5).Men kan stellen dat de stijfheid S=P/A

t

Cìorr- ! ' ervan konstant is,totdat er knik

I <

I+

~ r m w 0 optreedt(P=Pe) de stijfheid zal

benodigde kracht om het knikken voort te zetten blijft verder konstant-Het naknik gedrag met een horizontale vertakking(fig

rectmn

: I

I ' nu tot nul dalen(fig 7c).De

. I

$-

j

I

; j

I

1p I Vanwege de drukkrachten die in

FIG:5 Euler knik

De flens gedraagt zich onder de drukkrachten als een plaat die in z'n vlak gedrukt wordt(fig 6),voor de flens is daarom

plaatknik van toepassing.De stijfheid S=P@ is konstant totdat er plaatknik optreedt,de stijfheid zal nu dalen tot 0.45 maal de oorspronkelijke stijfheid(fig 8c).Het evenwichtspad is stijgend(fig 8a),het knikken is

-

stabiel.

FIG:6 Plaatknik

1.1.3 DE DEFINITIE VAN INSTABILITEIT.

Bij instabiliteit wordt meestal gedacht aan destruktief gedrag dit hoeft echter lang niet altijd zo te zijn.Het volgende

voorbeeld toont een destruktief gedrag en het daarop volgende een niet destruktief gedrag.

Neem aan dat we een perfekte Euler knikstaaf hebben met een naknik gedrag zoals in fig 7 a die op druk belast wordt tot boven de kniklast P>Pe(fig 7a-b punt 1).In dit punt bevindt de staaf zich in een labiel evenwicht,bij een kleine verstoring zal de staaf alsnog uitknikken,er botst b.v een vlieg tegen aan.De aangebrachte kracht is te groot zodat de staaf geen nieuw evenwicht kan vinden de stijfheid S is tenslotte tot nul gedaald.Het gedrag is instabiel destruktief.

( C )

I 1 I 1

Een perfekte plaat die boven z'n kniklast belast is(punt 1 fig 8a),zal nadat de vlieg er tegen aan botst wel een nieuw

evenwicht vinden.De stijfheid is tot 0.45 van d e

oorspronkelijke gedaa1d.De plaat heeft een niet destruktief instabiel gedrag(fig 8a-b-c).

I -2 I C;=spanning t=plaatdikte scr=kritische indrukking

FIG:8 Knikgedrag v.e plaat.

1.1.4 INSTABILITEIT DOOR INTERAKTIE.

Interaktie treedt op in een begrensd lengtegebied,de plaats van dit gebied wordt bepaald door de profiel afmetingen.Het profiel wordt op buiging belast,bij een kritische belasting gaat de flens plooien.Het plooien beinvloedt de stijfheid van het

profiel zowel in horizontale als vertikale richting (fig 2).Met deze veranderde stijfheid is de kritische kipbelasting ook

gedaald t.0.v een niet geplooid profiel(fig 10 verschuiving van kromme door C naar B).Bij toenemende profiellengte zal de

kritische kipbelasting afnemen (analoog aan een Euler-kolom).De aangebrachte belasting om te plooien zal op den duur hoger zijn dan de kritische kipbelasting na plooi(fig 9 P/Pe>0.75).De

meest kritische lengte is die waarbij Mkip =Mplooi(fig 9 kromme-b).Kip en plooien zetten gelijktijdig in,er volgt een grote daling in profielstijfheid waardoor het nieuwe evenwicht in het plastische gebied komt te liggen,Er kan dus sprake zijn van destruktieve instabiliteit.

Langere profielen.

i a )

I I I I t

O I 2 3 4 5 6

w (mm).

PROFIEL

1.2

'-OPHAMG PlRAT 1.3

DE T-PROFIELEN.

Uit het vorige i s gebleken dat we voor een betrouwbare meting van interactieve-kip nauwkeurige profielen nodig hebben(i.v.m imperfektie gevoeligheid).De gebruikte T-profielen hebben een hoge nauwkeurigheid'en een dunne flens.De plooi kan nu een grote amplitude ontwikkelen zonder plastisch te vervormen.Er bestaan echter geen standaard T-profielen met zo'n dunne flens,dunner maken van de flens d.m.v verspanings technieken lukte niet naar behoren.Door verspanen zullen tevens de

mechanische eigenschappen van het materiaal veranderen.Daarom zijn er T-profielen gebruikt waarvan de flens op het lijf

gelijmd is.De profielen hebben een hoge nauwkeurigheid en zijn m.b.v hoogwaardige lijmtechnieken uit de vliegtuigindustie vervaardigd.

AANBRENGEN van de BELASTING.

De belasting wordt aangebracht d.m.v een gewichtenbak met een drukdoos waaruit het aangebrachte gewicht kan worden

afgelezen(fig 121.Onder deze bak zit een schaartafeltje dat na het bijleggen van een gewicht omlaag gedraaid wordt,zodat er steeds 5mm speling tussen beide zit.Het is erg belangrijk dat de gewichtenbak plus belastings arm vrij kan bewegen.

Verhindering beinvloedt de meting sterk,bij het meten bleek dat het kipmoment hoger kwam te liggen en dat het uitkippen van een profiel werd verhinderd.Het bijleggen van de gewichten moet voorzichtig gebeuren omdat er anders een kracht-impuls

1.4 WAT WORDT ER GEMETEN.

Kontaktloos meten zou optimaal zijn omdat we het liefst geen krachten van buiten af op het profiel willen aanbrengen.Er was echter nog geen direkt inzetbare meetmethode voorhande.De

verplaatsingen hebben we gemeten met induktie opnemers,deze opnemers waarin een kerntje van gering gewicht wordt bewogen hebben weinig invloed op de meting.

Kip wordt gemeten met drie opnemers met een groot bereik.De opnemers zijn met zeer dunne staaldraad aan een hefboom op het profiel bevestigd (fig 13).De meetwaarden van opnemers Hl en H2

worden verwerkt tot resp. hoekverdraaing en horizontale verplaatsing.De meetwaarde van opnemer V wordt verwerkt tot vertikale verplaatsing.

Vier mikro opnemers Y1 t/m Y4 meten de lokale knik in de flens(fig 141.De kerntjes die op de flens rusten hebben een minimaal gewicht van 3 gram zodat ze de meting nagenoeg niet beinvloeden.De vier meetwaarden worden verwerkt tot de

konstanten van de functie:

A : I s de konstante waarover de sinus verschoven is.

B:Is de amplitude van de sinus.

LAMB:Is de golf lengte van de sinus. X0:Nuldoorgang van de sinus.

Voor de afleiding van de gevolgde rekenwijze om door vier meetpunten een sinus te leggen zie(bij1age 1).

FIG:14 Meten van lokale knik

2

2.1

ONDERZOEK EN VERBETERINGEN.

UITRICHTSYSTEEM.

Uit onderzoek door F van de Klundert naar de invloed van de instelling van de draagarmen op de metingen,bleek dat deze nauwkeurig in het hart van het profiel ingesteld moeten zijn.verondersteld werd dat een scheefgestelde draagarm een koppel op het profiel introduceert,dit koppel dat in het vlak van de profieldoorsnede ligt zal een voorkeursrichting voor het kippen introduceren.Het koppel is in feite een van buiten af opgelegde imperfektie.

Om dit te ondervangen is er een uitricht-syteem gemaakt.Na proefmetingen waarbij het meetprofiel(zie hfst 4.1-4.3

Klundertlwerd belast bleek dat er na het uitrichten gezien de gemeten rekstrookwaarden praktisch geen torsie,en buiging in het horizontale vlak was opgetreden.

Het instelsysteem werkt als volgt.Eerst wordt het profiel aan beide zijden waterpas ingesteld d.m.v stelschroeven en een nauwkeurige waterpas plus houder.Na het aandraaien van de

spanbussen wordt aan beide zijden van het profiel een loodlijn neergelaten,hieraan wordt een richtlijn evenwijdig

gesteld,daarna worden de draagarmen evenwijdig gesteld aan de richtlijn.

2.2

2.3

INVLOED AANDRAAIEN SPANBUSSEN.

In het vorige rapport werd verondersteld dat het aandraaien van de spanbussen torsiespanningen in het profiel gaven.Na kontrole bleek dat de rekstrookjes voor torsie geen noemenswaardige

veranderingen in waarde gaven.Dit lijkt mij ook juist omdat er bij het aandraaien van de spanbussen alleen een kleine radiale kracht op de araldit proppen wordt uitgeoefend.

INVLOED VERPLAATSINGS OPNEMERS.

De oorspronkelijke bedoeling van de kapacitieve opnemers die onder het profiel door rijden was,het meten van imperfekties en plooien.Omdat de aandrukkrachten van deze opnemers erg groot zijn zal de plooi terug veren(fig 15).Deze opnemers zijn dus ongeschikt voor het meten van plooien.Uit metingen m.b.v

rekstrookjes bleek tevens dat torsie en buiging in het

horizontale vlak in het profiel andere waarden aannamen onder invloed van de aandrukkrachten van de opnemers.Daarom was het de bedoeling om met deze opnemers slechts imperfekties te meten,het bleek echter dat dit ook onbetrouwbaar was.Onder de grote krachten boog de buigslappe flens op de plaats van de opnemer door.Het meetsysteem met de kapacitieve opnemers is dus onbruikbaar geworden voor de nieuwe T-profielen.Het plooien wordt nu d.m.v de eerder beschreven methode met de induktie- opnemers gemeten.

Met een proefmeting is nagegaan wat de invloed van het gewicht van de kerntjes is op de rekken in het meetprofie1,het bleek dat de rekstrook waarden in belaste en onbelaste toestand nauwelijks verschil vertoonden.Er is ook een berekening

uitgevoerd naar de invloed van het gewicht van de opnemers op de kiplast,de invloed was zeer gering.

2 . 4 TORSIE OPNAME van d e OPHANGPLATEN.

Gemeten is in welke mate d e ophangplaten een van buiten af opgelegd koppel opnemen.Voor deze meting zijn er rekstrookjes

op d e platen aangebracht die zo zijn geschakeld dat er alleen zuivere torsie wordt gemeten.Na het aanbrengen van een extern koppel bleek dat dit vrijwel geheel door de platen werd

2 . 5 KONKLUSIE.

Uit het vermogen van de platen om torsie op te nemen blijkt dat er bij scheefgestelde belastingsarmen geen torsie in het profiel doorwerkt.omdat de belastingsbalk verhinderd werd met de belastingsarmen mee te

bewegen,komt de kracht scheef op de armen te staan,de kracht kan men nu ontbinden in een horizontale en

vertikale(fig 161,De horizontale ontbondenz kan het profiel de verdraaiing geven die mijn voorganger gemeten heeft.Uit metingen is gebleken dat de meting sterk beinvloed wordt door de horizontale kracht.Deze kracht is dus een van buiten af opgelegde

imperfektie.

3 MEET-VOORBEREIDINGEN.

Om een betrouwbare meting te verkrijgen is het van belang de opstelling goed in te stellen.om dit te bereiken moet men konsekwent en in de juiste volgorde de benodigde handelingen verrichten.

3.1 PROFIEL INGIETEN.

In de bodem van de ingietpot zit een schijf met paspennen die het profiel in de juiste positie fixeert.De pot moet op een vlakke haakse ondergrond staan.Boven op de pot zit een deelbare ring met stelschroeven.Met deze schroeven wordt het profiel haaks ingesteld,b.v evenwijdig aan een loodlijn of

referentievlak.De pot die van een goede loslaag is voorzien

( b . v vaseline) kan nu in twee of drie stappen volgegoten worden met araldit-D.De eerste laag mag 5-7cm dik zijn,de laatste laag mag niet dikker zijn dan 3cm i.v.m krimp-Laat alvorens een

nieuwe laag te gieten eerst de voorgaande laag stollen totdat hij niet meer kan worden ingedrukt.

Let op:Silecone spray a l s losmiddel voldoet ni.et.De proppen moeten minimaal 10 cm lang zijn.Gebruik alleen de

voorgeschreven mengverhouding,en ga niet experimenteren met de hoeveelheid harder,anders krijgt men

deformeerbare proppen of een te grote krimp.

3 . 3 WERKVOLGORDE.

Bij het inspannen van een nieuw profiel heb ik de volgende werkvolgorde aangehouden.

1:Laat het ingegoten profiel op een vlakke ondergrond rusten zodat het spanningsloos is.Ste1 nu het rekctrookje d.m.v een meetversterker op nul (Hottinger of Peekel).

2:Schuif de aralditproppen in de spanbussen,en schuif de ophangplaten symmetrisch t.0.v de X-Y tafels.Draai de jukken van de ophangplaten aan zodat ze hor. en vert. haaks staan.Ste1 de platen vert. d.m.v steunpennen.

1 de profielen haaks d.m.v de stelschroeven en een nauwkeurige waterpas(b.v 0.05 mm/m),en draai de spanbussen aan.Ste1 nu de richtlijn evenwijdig met het profie1,en stel daarna de draagarmen evenwijdig aan de richtlijn.

4:Stel de draden voor het kontra gewicht vertikaal d-m.v een 1oodlijn.Hang de belastingsbalk op aan de belastingcarmen en zorg ervoor dat de balk vrij kan bewegen.

5:Bevestig het hefboompje van de verplaatsings-opnemers in het midden van het profiel en bevestig hieraan de houder met de vier mikro opnemers.

6:Breng het kontra gewicht aan totdat de rekstrookwaarde weer

7:Stel d.m.v de X-Y tafels de draden van de verplaatsings- opnemers haaks t.0.v het profiel.verste1 de kerntjes van de opnemers totdat deze vrijwel op nul staan.

8:Stel de resterende vijf kanalen van de meetversterker intvier kanalen voor de mikro opnemers en een voor de drukdoos.

,

I

I

, nul is.

I

Het instellen van de meetversterker hoeft slechts een maal te gebeuren.Men kan met punt 3 beginnen als men meerdere profielen van de zelfde lengte meet.

3.4 METEN EN VERWERKEN.

I

_I

I

IE Y

FÍG

98

Breng de belasting aan in

stappen van 1 Kg.De

eerste stap is 10 Kg,dit is het eigen gewicht van de belastingsbak.Zorg ervoor dat de bak niet meer dan 5mm kan zakken voordat er een gewicht bijgelegd wordt.Hiermee wordt schade voorkomen

als er een profiel

doorschiet.De meetwaarden worden ingelezen in een meetfile(fi.9 18) ,in de verwerkings-programma's worden ze tot bruikbare waarden verwerkt en weer weggeschreven naar

uitvoerfile's-Deze files kunnen met een

verwerkings-programma als LOTUS bewerkt worden tot grafieken.

4

4.1

PROGRAMMATUUR EN GEGEVENS VERWERKING.

Er zijn twee programma's geschreven,een programma verwerkt de gegevens van de horizontale en vertikale verplaatsings-opnemers

tot verplaatsiqgen en hoekverdraaiing in het X-Y vlak.Het tweede programma bepaalt uit de gegevens van de vier mikro- opnemers,de konstante waarover de sinus vertikaal verschoven is,de amplitude,en de golflengte.

POSITIE BEPALING.

In het programma POS.PAS(bijlage 2)wordt het volgende gedaan.De horizontale verplaatsings opnemers zullen bij een zuivere

vertikale verplaatsing toch een waarde aangeven.Dit is de cosinusfout en wordt veroorzaakt doordat de draden naar de opnemers onder een hoek komen te staan(fig 131.Deze fout wordt gekorrigeerd met de waarden die uit de vertikale opnemer

komen(bij1age 3).De vertikale opnemer heeft bij kip ook een Cosinus fout,deze is echter verwaarloosbaar omdat de opnemer o p een grote afstand van het profiel gemonteerd is(k1eine

hoek).Uit de waarden van de twee horizontale verplaatsings- opnemers wordt de hoekverdraaiing van het profiel

bepaald,hiermee worden de hor.en vert. verplaatsingen terug gerekend naar het zwaartepunt van het profiel.

Dus 1NPUT:meetwaarden in Volts,

0UTPUT:hor. en vert. Verplaatsingen in mm,hoekverdraaiing in Rad.

4 . 2 BEPALEN VAN DE PLOOIFUNKTIE.

In het programma SIN.PAS(bijlage 4)gebeurt het volgende.Eerst wordt uit de vier meetpunten de golflengte van de sinus

bepaald(fig 141,hieruit wordt de konstante bepaald waarover de sinus verschoven is,met de konstante en de golflengte wordt tenslotte de amplitude bepaald.

Dus 1NPUT:Vier verplaatsingen in Volts.

0UTPUT:Amplitude in mm,konstante in mm,golflengte in mm.

Er z i t een niet oplosbare beperking aan het programma.De

opnemers mogen niet symmetrisch t.0.v een knoop of buik van de sinus geplaatst worden.Gebeurt dit wel dan worden er twee

meetwaarden gelijk aan elkaar,er is nu principieel te weinig informatie beschikbaar om de sinus te bepalen.

4.3 KONKLUSIE.

Bij het schrijven van de programma's deed zich het probleem voor dat TURBO-PASCAL geen arccos en arcsin kent.Deze functies werden bepaald d.m.v arctan en een gonioformule(bijlage3) ,in bepaalde gevallen bleek echter dat de arctan naar oneindig ging,met als gevolg een foutmelding.Dit is later opgelost door het optellen of aftrekken van 0.5*PI.

5 MEETRESULTATEN.

Vanwege de reproduceerbaarheid zijn er van elke profiellengte drie profielen gemeten.Elk profiel is drie maal gemeten.van elke meting worden in een afzonderlijke bijlage die niet is toegevoegt de numerieke waarden en de grafieken weergegeven.van elke

lengte-serie zijn de totaal grafieken weergegeven(bij1age 7). Tenslotte is er een grafiek waarin de kromme van de verschillende lengtes worden weergegeven (bijlage 7).De laatste grafieken geven geen gemiddelde waarden weer maar geven een indruk van de

vormverandering van de grafieken afhankelijk van de profiellengte.

5.1 KWALITATIEVE MEETRESULTATEN.

Met een theoretisch model is het mogelijk om de vorm van de te verwachten grafieken die kip karakteriseren weer te geven.uit de metingen is gebleken dat de gemeten grafieken in vorm een grote gelijkenis vertonen met de grafieken verkregen volgens het

theoretische model.Men kan dus stellen dat de opgestelde theorie in kwalitatieve zin voldoet.

De gewenste karakterastieken die kip weergeven zijn de volgende.(bijlage 7 )

X-as

Horizontale verplaatsing (mn) Vertikale verplaatsing (rnn?) Hoekverdraaiing (Rad) Amplitude van de sinus (mm) Horizontale verplaatsing (mm) I f f I I f Y-as Aaangebracht moment (Nm) I f I f I f I ? I f f l I f I f I f

Amplitude van de sinus (mm) Hoekverdraaiing i Rad 1

5.2 KWANTITATIEVE MEETRESULTATEN.

Uit de metingen is gebleken dat de gemeten golflengte van de sinus nagenoeg overeenkomt met de berekende.De grootte van de golflengte is alleen afhankelijk van de flensbreedte en wijze van inklemming,de theoretische golflengte heeft echter een sprijding van 1,7mm.Dit komt door een moeilijk af te lezen konstante in grafiek 3.1 (bijlage 6).De gemeten golflengte vertoont ook een sprijding.Deze sprijding wordt mogelijk veroorzaakt doordat de golflengte zeer gevoelig is voor veranderingen in flensbreedte die als kwadratische term in de formules voorkomt.De lijmlaag heeft in de overgang van lijf naar flens de vorm van een hoeklas waardoor de effektieve flensbreedte moeilijk te bepalen is.Het ia tevens onbekend of we de lijnverbinding als een star geheel

kunnen zien.Dezelfde redenatie is van toepassing voor het plooi- moment dat theoretisch tussen 88.8Nm en 71.1Nm kan liggen.

Tijdens het meten bleek de gemeten golflengte in sommige gevallen sterk a f te wijken van de berekende.De oorzaak hiervan w a s dat de vier micro opnemers nagenoeg symmetrisch over een buik of dal van de sinus geplaatst waren.Het verwerkings-programma gaat in dit geval rekenen met zeer kleine getallen.Hierdoor hebben

afrondingsfouten in kalibratiewaarden van de opnemers en kleine meetfouten een grote invloed op de berekende waarden (Zie formule

32 blz 7 bijlage i).

6 KONKLUSIE EN AANBEVELINGEN.

6.1 KONKLUSIE.

In deze stageperiode heb ik erg veel werk kunnen verrichten.Dit is met name te danken aan de snelle levering van materialen,en aan de grote vrijheid die ik kreeg bij het maken van de

benodigde onderdelen.

Het betrouwbaar meten van interaktieve knikverschijnselen blijkt niet eenvoudig te zi.jn.De metingen worden sterk

beinvloedt door uitlijnfouten van draagarmen en profie1,en door ongewilde belastingen zoals aandrukkrachten van verplaatsings- opnemerS.Naar mijn mening geeft de huidige vorm van het

aanbrengen van de belasting een grote kans op onnauwkeurige metingen.Door het bijleggen van de gewichten zal de belastings- bak altijd iets bewegen t.0.v de draagarmen.Deze beweging kan het kippen bevorderen,vooral in de beurt van het werkelijke kipmoment.De eerste belastings-stap is het eigengewicht van de 1OKg zware be1astingsbak.Deze grote stap is ongunstig vooral bij de langere profielen waarbij het kipmoment l a a g ligt.

6 . 2 AANBEVELINGEN.

Het herzien van de manier waarop de belasting wordt aangebracht is naar mijn mening de meest effektieve manier om de metingen betrouwbaarder te maken.De belasting moet geleidelijk toenemen en moet bestaan uit een zuiver koppel op het profiel ,dat

tevens zijn richting houdt.Dit is mogelijk te bereiken d.m.v een elektromotor die de belasting aanbrengt in de vorm van een verplaatsing.Het is dan tevens mogelijk om een dalende kracht- weg kromme te meten.

Ik was onbekend met het verschijnsel interaktieve-kip waarbij twee op zichzelf stabiele verschijnselen samen een instabiel verschijnsel kunnen veroorzaken.Tijdens mijn opleiding had ik nooit kennis gemaakt met dit voor de werktuigbouwkundige

belangrijke verschijnsel.Het was dan ook moeilijk om enig inzicht te krijgen over het hoe en waarom van interaktieve- kip.De beschikbare literatuur was beperkt en moeilijk te begrijpen.Daarom is het misschien wel nuttig om tijdens de opleiding ook aandacht te schenken aan het bestaan van

dergelijke instabieliteits-verschijnselen.Tens1otte zijn er in de praktijk al vele konstruktie fouten gemaakt door

VAR ~,uITv:TEXr;

m,cH2,cv,QI:REAL;

ME,sT:sIR; N:DtI%ER;

. . .

PRocELxm cALIBRATIE(vAR cHl,cH2,cv,cM:REAL); BM;IN

wRITE('GEm K I U J E R A m E OPNFMEX iil ');READW(cK1);

WRITE('cEEF KALIBF3-E 0pNE;MER

H 2

');READUi(cK2);

m ( ' C ; E E F KALIBRATIEWAARDE OFWZC3R V ');READLN(CV) ; m ( ' G E E F KALIBRATIEWAARDE DRWDX!S M ');READw(CM);

m:

( W M T I m

x2-470; C1=30;

VAR Hl,H2,V,M,HlC,H2C,VC,MC,HlW,H2W,Q,ALF,~,HOR,H10f H20,vo,MO:m;

N?Míl,NAAMS,NAAM3:PACíCEü ARRAYII. -5lW CHAR;

a m

READLN(INV,M,NARML, HI ,NAAM2, H2 ,W

tv)

;

IFNUTHEN

BEGIN

EM);

Hlo : -4; H2o:=H2;vo :

=v;

HO: =M;

HlC:=(Hl-€IlO)

a;

H2C:=(H2-H20)*cH2; VC:=(V-VO) a; MC:=CM* (M-MO) *9.81*250; €IlW:=Xi-sQnr(~(W-HIC1-sQR(VC)

1

; H2w:=x2-sQRT (SQR (XZ-HZC) -sQR (VC) 1 ; m:=vc+47.1*(l-cos(ALF)); (*vEKr.vERpLAATsm 1 -HoR:=K1W-17.1*SIN(ALF) ; (*HoR.vERPLAATsrn

-1

N:=%+l;

WRITELN (Vrrv, N: 2 ,K:lO: 2 ,ALF: 9:4,wyT: 23 : 4, HCA: 18: 4) ;

kRITELN(N:2,MC:10:2,ALJ?:9:4,VEZrP:23:4,~:18:4) ; REaDLN(INv);READw(zNv) ;READw(INv);READLN(INv,ME); ME:=covY(ME, 35,l) ; (*Kcx(RMTIE mINus

rn)

Q:=( (H2x-HiW) /Cl) ; ALE':=ARCïAN (Q/SQF3 (1-SQR (ABS (Q) ) ; (*- V/H 1

--

END;(*REmJ*)

...

1

-KORREKTIE VAN DE COSINUSFOUT.

Hlw=X-

7

(X-H1)

-

(V)

I

-HOEKVERDRAAIING VAN HET PROFIEL OM H E T ZWAARTEPUNT.

SIN (f) = ('H~w-H~w) /A STEL SIN ( =Q.

T A N ( ~ ) = s I N ( ~ / c o s ( ~ ) . CO E??+ S IN?= 5 1

cos

= y i i

PROGRAM SDiüS; TYPE !3%SiWN[381: VAR INV,m:m; M,Y2,Y3,Y4,CRL,MC,BR,C,H,AMP:REAL; 1:INM;ER; ME,sp:m; (***********************************f*************x**************~x) PROCEWRE m;

-

m m

* -;

WRITELN('DIT IS EB4 PRCXMMMA KOR HEF uITRMI;.NEN V/D GOWLRGI%GLFL,AMPL,W

'1;

WRI'EUi('m -,H,V/D RJNcI?E Y=I)tA*SM(X/GLFL'(2*PI) DIT AAN DE HAND VAN '1 :

-('VIER MEETRMW y1 T/M Y4 DIE of DE SINUS LIGGEN. WST WORDT DE -'I: WRITEM('BEPAALD DAARNA KAN M.IN DE VERS-G H m.');

URITEM('MCT DE ~ENIWMX H EN DE GWTBGIE QFL KAN MU DE AMpLITIiDE AMP');

wRITEIIJ('BExMEM) WCADEN. '1;

biRn'EW('LFf OP DIT PRKRAMMA Is AWLEEN c;ETcHMT VCIOR EEN KcNSTmAFSTAND B RIS= '1;

IWTEW('DE

m

Yl T/M Y4.');

MRITEW('rn DE G.m.Em4 V E R P L A A T s m

m

GELDEN Y2 IS NIET Y3 EN y1 IS NIET Y4.'); iim~~~('rniS DE METFWEW LIGGEN MFp,sIMFIRIscII Op DE SINUS.');

-;

-;

'--

m:

.........................................................................

PRcxEEuRE IMEFs(vAR cAL,BR,Mc:RGAL);

BEZIN

wRITE('GEEF DE CklD- AFSPAM) V/D ûPìWEX3 IN

12m

');READw(BR);

wRITE('GEEF DE KAUBRATEWAARD!3i V/D OPNEMERS IN 0.5rrPn/v

wRITE('GE&F DE i(ALIBRRTIGwAARDE V/D DRüKiXûS Df 5Kg/V ');READLN(MC);

-; ');READLN(cAL);

m:

(******************************mf********************************) pRCumw KLAAR; BEGIN . . .

WRI'EUi('*HEr IS NIEr pIo(;EL;IJKaM EEN GowLExE TE WALm ALS Y3=Y2. * ' I ;

wRITEW('*lERüAAL DE MmNG MliT DE GFtGNSS NïFX SYhEMSCH of DE SRUS GEPLMYP');

wRITEuJ('*ZûDAT Y3 IS CMGEiJJK AAN Y2 W Y4 IS CWELIJK AAN Yl. *'I;

. . .

-;

m:

VAR M, D,E, C1 , GLFL, YlO,

no,

Y30, Y40, Hû:REAL;

NAAMl,NAAMs,~:PAcKED ARRAY[1..51 OF CHAR; BDCIIV R E A D i . N ( W r W ; READININV,~,NAAM~,~,NAAM~,Y~,NAAM~,Y~); i:=itl; IF 1=1 llìm BM1w

no:

=y1 ;

no:

=a

;~30:=n ;Y~o:=Y~; MO: =N; EM);

n:-=cAL*

(n-no)

; m:=CAL* (Y2-Y20) ; Y3:-* (Y3-Y30) ; Y4:=cAL* (Y4-Y40) ; M:=MC*(M-MO) *9.81*250; - IF I>1 llìm BMi?N ~:=~4-n ; E:=Y3-Y2; IFGOTIWKLARR; Cl:=( (D/E-l) /2) ; c:=o.5*PI-ARm(Cl/s@T(ABS(l-SQR(Cl) 1 ) 1 : QFL:=2*PI*WC;

cKWrAWE (Yl, Y2,Y3, C , H) ;

AMmJ?vDE(Yl,Y2, H, C,AMP)

:

wRITE[N( 'Yl=' ,n:4:4, ' Y 2 = I ,Y2:4:4, ' Y3=' ,Y3:4:4, ' Y&' ,Y4:4:4) ;

wPJmW('OPGELM;DE IOllWr IN Nm ',M:4:2);

WRJmLN('DE BEXMEME GaFLEXE IS ',GLFL:4:2);

wPJmW('DE KcXtXWE H WAAROVER DE SINUS VEZSCHOmIS ',H:4:2); wRITEaN('DE AMWRIDE V/D SINUS IS

RE;PEAT IIWIIL KEYPRESSED;

WRITELN (Vrrv, 1:2 ,M: 13 : 1 , c;LFL: 8: 2, H: 11: 2 , AMP: 11 : 2) ;

' ,AMP:4:2) ;-;

END;

RE3uILN(INv) ;READLiN(INv) ;REAIiw(INv,rn) ;

ME:=€ûPYíME, 35,l) :

Kan 2 ; Y Kan 3 ; Y Kan 4 ; Y Kan 5 ; Y Kan 6 ; Y Kan 7 ; Y Kan 8 ; Y Kan 9 ; Y Kan 10;N Kan 1 1 ; N Kan 1 2 ; N Kan 1 3 ; N Kan 1 4 ; N Kan 15;N K a n 16;N Onderbreken! type B. *START METING* YYYYYYYYYNNNNNNN - . O 4 5 5 4 4 DCV + . 1 8 5 3 9 8 DCV + 0 . 2 0 9 3 9 DCV +0.40500 DCV + 0 . 4 0 3 1 5 DCV - 0 2 . 0 9 8 8 DCV - 0 2 . 9 3 8 3 DCV - 0 1 . 9 4 3 1 DCV - 0 3 . 0 1 2 5 D C V YYYYYYYYYNNNNNNN - . O 4 5 1 5 1 DCV + . 1 8 5 5 0 0 DCV + 0 . 2 0 9 0 5 DCV + 0 . 4 0 4 8 9 DCV + 0 . 4 0 4 3 4 DCV - 0 2 . 0 9 9 0 DCV - 0 2 . 9 3 8 4 DCV - 0 1 . 9 4 3 5 DCV

-03.0122

DCV

3

IJ

r

I' PROFIEL SERIE 500mm. Meting NR f 1.1 1.3 2.1 2.2 Q: 2.3 3.1 f 3.2 3.3 Gemiddelde golflengte (mm) 44.46 45.15 38.5 45.94 45.84 44.65 44.5 45.88 ( Geziddelde waarden 44.365 i Theorstische waarden 41.3-44.7 Ripmoment *1E03 (Nm) ₈₂ 86 82 80 82 83 82

--

82.43 Plooimoment *1E03 (Nm) 80 82 78 78 78 80 79 78 79.125 71.1-88.8 Werkelijke profiel 1engtes:NR 1.* 500nm NR 2.* 510mm NR 3.* 500mm

<

Opmerkingen f Asymmetrische plooi. Ongelijke symmetrische plooi. Asymmetrische plooi. It ff II tI Ongelijke symmetrische plooi. If tt tf Volledig cymetrische plooi. kip is verhindrrd.

i

.I l c

1SO

m

OJe od

a7

PROFIEL SERIE 750 ~i.,ni. Meting Gemiddelde Kipmoment NR golflengte *1E03 1.1 45.28 80 1.2 46.43 82 1.3 45.95 80 ' 2.1 43.38 78 2.2 43.68 76 ( 2.3 43.53 83

3.1

48.12 81 i 3.2 46.92 80 3.3 46.6 79 Gemiddelde waarden / (mm) (Nm) 45.54 79.89 Theoretische waarden 41.3-44.7

--

Plooimoment Opmerkingen *1E03 (Nm) 80 80 78 75 70 75 78 75 73 76 71.1-88.8 Asymetrische plooi I1 i1 I1 fl I1 11 II 11 I1 11 I1 ?I I1 II I1 II a Werkelijke prof iel 1engtes:NR 1.

*

745mm NR 2." 755mm NR 3.* 742mm L

+

i PROFIEL SERIE 1250 mm Meting Gemiddelde Kipmoment Plooinioment Opmerkingen NR golflengte *lEO3-*' *1E03 ímm) (Nm) (Nm) 1.1 38.68 78.8 78.8 Zodra plooien inzet zal 1.2 40.46 77 77 profiel doorschieten .Het 1.3 39.48 78 78 is instabiel. 2.1

---

80 80

...

Opnemers zitten aan de 2.2 45.72 78 78 kant van het profiel. 2.3 44.10 77.4 77.4 3.1 31.94 77.8 77.8 3.2 43.48 75.5 75.5 3.3 44.15 74 74 Gemiddelde waarden 42.3 77.4 77.4 Theoretische waarden 41.3-44.7 75 (71.1-88.8) Werkelijke profiel 1engtes:NR l.* 1256mm NR 2.* 1257mm NR 3.* 1256mm c

PROFIEL SERIE 1500 mm , Meting Gemiddelde Hiprror,ent NR Golf lengte .*1E03 (mm) (Nm) 1.1 1.2 47.46 (60) 1.3 48.06 (60) 2.1 44.55 (62) I 2.2 44.61 (62) 2.3 44.55 (62) i 3.1 48.59 62 3.2 47.43 62 3.3 47.6 62 Theoretische waarden

--

--

41.3-44.7 62 Plooimoment Opaerkingen *-IE 0-3" -. ( 1Jm

1

_...

Te lage profiel belasting om 60 waardes te bepalen.Grafieken 60 lopen in het begin weg door 62 irnperfekties. 62 62 67

...

Dit profiel heeft het minste 67 last van impcrfekties de waarden 67 zijn dan ook het nicest

--

betrouwbaar. (71.1-88.8) Zodra het plooien inzet zal het profiel doorschieten, het gedrag is instabiel.De golflengten die in de beurt liggen van 48mn zijn niet erg betrouwbaar.Die van rond de 44rnm echter wel. Werkelijke profiel 1engtes:NR l.* 1507mm NR 2." 1509mm NR 3.* 1500mm