KEIL S.: Technology and Practical Use of Strain Gages – With Particular Consideration of Stress Analysis Using Strain Gages (Technologia i praktyczne użytkowanie tensometrów – ze szczególnym odniesieniem do tensometrycznej analizy naprężeń). Ernst & Sohn, Berlin 2017. Stron XI+455, rysunków 332, tablic 10, pozycji piśmiennictwa 475, cena 149,- euro.
Książka jest obszernym kompendium dotyczącym tensometrów (elektrooporowych) i ich zastosowań. Obejmuje całość współczesnej wiedzy na temat teoretycznych i praktycznych aspektów eksperymentalnego wyznaczania wytrzymałości i analizy naprężeń, opartego na technice tensometrii. Od lat trzydziestych ubiegłego wieku, gdy metoda ta została w USA wynaleziona, mocno i wielostronnie się rozwinęła. Dziś jest podstawą eksperymentalnej analizy naprężeń.
W roku 1995 ukazała się pierwsza, niemiecka edycja tej książki i szybko uzyskała wielką popularność, także za granicą, ponieważ tensometry znajdują liczne zastosowania w różnych dziedzinach inżynierii. Można je szybko i bez większego trudu mocować do różnych elementów konstrukcji inżynierskich, otrzymując – przez odpowiednie pomiary – istotne informacje o ich wytrzymałości i bezpieczeństwie użytkowania.
Pod względem formalnym, książka (w języku angielskim) obejmuje przedmowę, czternaście rozdziałów oraz indeks nazwisk i nazewnictwa.
Rozdział 1. zawiera przegląd historyczny dotyczący tensometrów i ich zastosowań. W rozdziale 2. rozważono w szczególności zasady pomiaru, wrażliwość podłużną i poprzeczną, efekty cieplne, mechanikę tensometru, wpływ ciśnienia i działań dynamicznych, rozpraszanie termiczne i pomiar w temperaturach podwyższonych. Rozdział 3. obejmuje: prace przygotowawcze, metody mocowania, odniesienia do różnych materiałów badanego przedmiotu (np. metale, beton, drewno, szkło, plastyk itp.), ochronę punktu pomiarowego i sprawdzanie instalacji pomiarowej. W rozdziale 4. omówiono szczegółowo kwestię obwodu mostka Wheatstone’a: zasadę tego obwodu i jej podstawowe równanie, kompensację wpływu temperatury, granicę sygnału mostka i przykłady jego obwodów ekstremalnych. W rozdziale 5. przedstawiono: ogólne podstawy, kompensację zerową i z uwzględnieniem zmian temperatury, kompensację w aspekcie efektów cieplnych, dostosowanie wartości charakterystycznej, kompensację pełzania i obwody równoległe. Rozdział 6. dotyczy oporu elektrycznego kabla połączenia, wpływu jego pojemności, technologii czterech i sześciu przewodów łączących, zasady dualności, łączenia połówek i ćwiartek mostka, oraz zabezpieczenia przed wpływem zaburzeń. Rozdział 7. opisuje: analogowe i cyfrowe wzmacnianie sygnału, metodę kompensacyjną oraz pomiar wielopunktowy. Kalibrację tensometrycznych urządzeń pomiarowych przedyskutowano w rozdziale 8., a w szczególności m.in. łańcuchy pomiarowe; charakterystykę, wrażliwość i kalibrację całego łańcucha jako urządzenia pomiarowego oraz kompensatory i pomiary kalibracji – także przy tensometrach instalujących się samoistnie. Rozdział 9. zawiera: związki naprężeń i odkształceń, sprężystą deformację i naprężenie pręta przy równomiernym obciążeniu rozciągającym, dwukierunkowy stan naprężenia, koło Mohra, koło deformacji oraz różne rodzaje rozet i siatek w konkretnych przykładach praktycznych. Rozdział 10. obejmuje: sposoby postępowania, gdy są znane lub nieznane główne kierunki oddziaływań, równoczesny pomiar w przypadku złożonego stanu obciążenia oraz działanie rozet przeponowych. W rozdziale 11. rozważono: okoliczności i sposoby postępowania przy pojawianiu się naprężeń termicznych, pomiary wydłużalności termicznej i sprawy separacji odkształceń mechanicznych i termicznych – z propozycją odpowiednich korekt. Rozdział 12. dotyczy: metody cięć, metody usuwania warstw oraz kolistej metody pierścieniowej i drążeniowej. Tematykę analizy naprężeń w obszarze plastycznym omówiono w rozdziale 13., a szczególności: sprężysty stan ekwiwalentny, deformację sprężysto-plastyczną, przynależną analizę naprężeń, praktyczny przykład zastosowania oraz tensorowy zapis deformacji sprężysto-plastycznej. Wreszcie, w rozdziale 14. przybliżono krótko, na użytek pomiarów tensometrycznych, różne teorie zniszczenia, m.in. teorie: maksymalnego naprężenia, maksymalnego ścinania, potencjału plastycznego i energii zmian postaciowych, a w szczególności: hipotezy von Milesa, Hubera i Hencky’ego.
Książka ma duże znaczenie w przypadku weryfikacji właściwości mechanicznych i, wytrzymałości konstrukcji inżynierskich – na tle współczesnych potrzeb w zakresie nośności i użytkowalności, optymalizacji i bezpieczeństwa konstrukcji, a także planowania ich inspekcji.
Książka może dobrze służyć pracownikom naukowym i na politechnikach w zakresie badań laboratoryjnych i modelowych oraz inżynierom praktykom, specjalizującym się w problematyce eksperymentalnych badań in situ. Jednak również początkujący w tej dziedzinie mogą w tej książce znaleźć dużo informacji podstawowych, które mogą służyć w poznawaniu i doskonaleniu wiedzy inżynierskiej.
Prof. dr hab. inż. Zbigniew Cywiński