Přístrojové vybavení na optické měření deformací

Popis: 

Přístrojové vybavení na optické měření deformací bylo pořízeno z prostředků projektu FRVŠ č. 1829/2012 Rozvoj přístrojového vybavení pro výuku předmětů v oblasti mechanických vlastností biologických materiálů poskytnuté MŠMT ČR.

Anotace pojektu

Cílem projektu je poskytnout studentům Lesnické a dřevařské fakulty Mendelovy univerzity v Brně (LDF MENDELU) moderní metody v praktické výuce předmětů související s mechanickými vlastnostmi biologických materiálů (dřevo aj.), stavební a experimentální mechanikou a numerickými simulacemi. Tyto předměty jsou základem většiny inženýrských studijních oborů na LDF (bakalářských i magisterských) a měly by tedy zahrnovat metody vycházející ze současného stavu poznání.

Navrhované řešení je založeno na optické nekontaktní metodě korelace digitálního obrazu (DIC). Tuto metodu lze využít na měření posunutí, poměrných deformací, změny tvaru, materiálových vlastností, napětí, modální a harmonickou analýzu, analýzu pohybu aj. Univerzalita této metody dále spočívá v její nezávislosti na měřítku, tj. lze ji využít od mikromechaniky, přes mechaniku a testování vzorků standardních velikostí dle norem ČSN a EU až po analýzu celých konstrukcí (např. příhradové nosníky). S ohledem na oborové zaměření LDF, tj. na heterogenní a anizotropní přírodní materiály (dřevo, dřevní kompozity aj.), je požadavek na zkvalitnění metod měření vlastností a chování těchto materiálů urgentní. Navrhované řešení je jedinečné v tom, že umožní studentům zkoumat jevy z oblastí mechaniky na měřítcích, na kterých to dosud nebylo možné a umožní jim spojovat poznatky z různých předmětů dohromady (např. mechaniku materiálu a statiku). Zařízení je tedy ideálním nástrojem pro provázání poznatků nejen mezi různými předměty a obory, ale i fakultami MENDELU. Podobné problémy v popisu mechanického chování se totiž objevují i u potravin, zemědělských produktů a odpadů. V plánu je zahrnout navrhované řešení i do výuky na Agronomické fakultě (AF) MENDELU.

Pořízené vybavení

Vybavení zahrnuje kamerový set pro akvizici dat (vč. osvětlení, stativů), výpočetní stanici se software Vic-2D a Vic-3D (akvizice dat a analýza metodou DIC) a software pro synchronizaci snímání periodických jevů, zkušební stroj pro velmi malá zatížení (deformation tracker - ierudio).

Informace o možnostech měřícího vybavení jsou dostupné jednak na Ústavu nauky o dřevě (kontaktní osobou je Ing. Václav Sebera nebo dr. Jan Tippner), jednak na webových stránkách výrobce software Vic-2D a Vic-3D: http://www.correlatedsolutions.com/index.php/downloads

Laboratorní cvičení

Za dobu řešení projektu byly vytvořeny následující návody do cvičení z předmětu Mechanické vlastnosti dřeva:

- Laboratorní cvičení 1 - optické měření tahové zkoušky, stáhni zde.

- Laboratorní cvičení 2 - optické měření zkoušky tříbodým ohybem, stáhni zde.

- Laboratorní cvičení 3 - optické měření tlakové zkoušky dřeva podél vláken, stáhni zde.

- Laboratorní cvičení 4 - optické měření tlakové zkoušky dřeva podél vláken, stáhni zde.

- Laboratorní cvičení 5 - optické měření tlakové zkoušky kompozitu MDF, stáhni zde.

Závěrečné práce využívající pořízené vybavení

Za dobu řešení projektu vznikly následující závěrečné práce, které využívají pořízené vybavení:

Bakalářské práce

- Analýza odezvy celodřevěného spoje na mechanické namáhání pomocí metody korelace digitálního obrazu (Olga Grossová, datum ukončení: duben 2013)

- Měření Poissonových čísel dřevotřískového kompozitu OSB pomocí optických metod na bázi korelace digitálního obrazu (Pavel Skácel, datum ukončení: duben 2013)

- Měření Poissonových čísel dřevovláknitého kompozitu pomocí optických metod na bázi korelace digitálního obrazu (Jaroslav Pilát, datum ukončení: duben 2013)

Diplomové práce

- Jakub Štábl (datum ukončení: duben 2014)

Workshop

Využití optických měření na bázi metody DIC ve výuce předmětů souvisejících s mechanikou, pozvánka zde.

Kdy: 8.12.2012 v 9 hod.

Kde: Budova P, výukové prostory FMVD, LDF MENDELU

Školitelé: doc. Petr Horáček, Ing. Václav Sebera, dr. Luděk Praus

Projekt: FRVŠ 1829/2009 Rozvoj přístrojového vybavení pro výuku předmětů v oblasti mechanických vlastností biologických materiálů

Technické údaje setu pro optické měření deformací:

- kamery: 2x CCD AVT 5Mpx Firewire, C-mount

- objektivy: 2x Schneider Xenoplan 2.8/50mm Compact, 2x Pentax 25mm Fix focal lens

- software: Vic-Snap pro akvizici snímků, Vic-2D pro analýzu deformací ve 2D, Vic-3D pro analýzu posuvů a deformací ve 3D

- kalibrační terče: 3mm,  4mm, 5,5mm, 12mm, 15mm, 19mm, 25mm

- PC Desktop: čtyřjádrový procesor INTEL Core i5, 3,3 GHz, 8GB RAM, Windows 7 Home Premium 64-bit, LCD monitor 19"

- stativ pro osvětlení: Flood light tripod, Manfrotto Nano, stativ na kamery Manfrotto Tripod 055XPROB

- DAQ a trigger DAQ-T8/DAQ-T4D (GigE-version) pro měření harmonických a dynamických periodických dějů do 20kHz

Technické údaje zkušebního zařízení iErudio:

- přenosná výuková minitrhačka s možností provádět tahovou, smykovou, ohybovou (tříbodý a čtyřbodý) a tlakovou zkoušku

- rozměry: 245 x 160 x 200 mm3

- váha 3,1 kg

- síťové napájení 230 V