Izrada i baždarenje aprature za određivanje modula elastičnosti materijala

undergraduate thesis

• Title (english): Development and validation of elastic properties measurement apparatus
• Author: Ivan Bratanović
• Mentor: Juraj Šipušić (mentor)
• Committee member: Juraj Šipušić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Vladimir Dananić (član povjerenstva)
• Committee member: Domagoj Vrsaljko (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2015-09-18, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Basic Technical Sciences; Materials

Abstract

Cilj ovog rada je razvoj aparature za mjerenje Youngovog modula elastičnosti i modula smicanja homogenih izotropnih materijala na osnovi izmjerene vlastite frekvencije titranja. Eksperimentalni dio rada pokazao je da postupak prema ASTM normi C1259 omogućuje vrlo jednostavno određivanje Youngovog modula elastičnosti, dok je određivanje modula smicanja puno zahtjevnije. Kao senzor titraja uporabljen je fotooptički element TCST1230 uz osciloskop Tiepie HS3, te je titranje uzorka prevedeno u vremenski ovisan naponski signal koji je pohranjen na računalu. Naponski signal odnosno titranje uzorka uspješno je opisano modelom prigušenog harmonijskog oscilatora, te je određena frekvencija vlastitih titraja uzorka. Izmjereni modul elastičnosti silikatnog stakla debljine od 3 do 10 mm iznosi od 60.7 do 67.4 GPa što se odlično slaže s literaturnim podacima. Modul smicanja nije uspješno određen zato jer se pokazalo da su za mjerenje potrebni vrlo mali uzorci (manji od 40 mm), a njihova je amplituda titranja vrlo mala, dok je frekvencija titranja vrlo velika. Daljnji rad potrebno je usmjeriti na određivanje modula smicanja.

Abstract (english)

This work aim to develop apparatus for Young modulus and shear modulus determination, according to ASTM C1259. It is applicable to the homogeneous and isotropic samples of simple geometry, like plate, bar, cylinder, and disc, whose resonant frequency is extracted from time dependence of voltage from TCST 1230 photo optical transmission sensor. Sample vibration follows simple model of attenuated harmonic oscillator. Young modulus of float glass of 3-10 mm thickness falls in the range of 60.7-67.4 GPa, in accordance with literature data. Shear modulus has not been determined due to the small size of the sample needed. The current experiment setup is not suited to the determination of small high frequency oscillations of these samples. Future work should concentrate to the improvement of sensor as critical component for successful shear modulus determination.

• Keywords: rezonantna frekvencija; Youngov modul elastičnosti; modul smicanja; Poissonov koeficijent
• Keywords (english): resonant frequency; Young's modulus; shear modulus; Poisson ratio
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:097135
• Study programme: Title: Materials Science and Engineering - Undergraduate study; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2016-12-02 13:29:58