Aparatura

Prowadzenie działalności badawczej i dydaktycznej możliwe jest dzięki zapleczu sprzętowemu Laboratorium oraz całego Wydziału Budownictwa i Architektury. Poniżej zamieszczono opis wybranych urządzeń stanowiących wyposażenie laboratorium.

Szczegółowe zestawienie urządzeń, które weszły do użytkowania w ostatnim okresie zamieszczono na karcie „Baza sprzętu”.

System do badań betonu i stali WalterBai
Urządzenie jest wyposażone w trzy ramy:
- rama o nacisku do 3000 kN do badania wytrzymałości na ściskanie elementów betonowych o maksymalnych wymiarach 200x200x200 mm,
- rama o nacisku do 250 kN do badania wytrzymałości na zginanie elementów betonowych w schemacie trzypunktowego obciążania (przy maksymalnym rozstawie podpór 800 mm),
- rama do badania wytrzymałości na rozciąganie stali z siłą do 600 kN.

Maszyna współpracuje z ekstensometrami stosowanymi do badania modułu sprężystości betonu oraz odkształceń przy próbie rozciągania prętów zbrojeniowych, a także mostkiem tensometrycznym z możliwością odczytu odkształceń w 8 punktach pomiarowych.

Przykładowe zastosowanie
Badanie modułu sprężystości betonu z wykorzystaniem programu Proteus oraz ekstensometru z dwustronnym pomiarem odkształcenia

Dynamiczny system osiowo skrętny MTS model 319.25
 
Unikatowe w skali kraju urządzenie przeznaczone jest do pracy dynamicznej jak i statycznej. Pracuje równolegle osiowo i skrętnie. Pozwala na deklarowanie obciążenia w funkcji: siły, przemieszczenia, kąta skręcenia oraz momentu skręcającego. System posiada możliwość podłączenia dodatkowych sygnałów wejściowych i wyjściowych oraz urządzeń pomiarowych za pomocą, których możliwe jest również sterowanie procesem obciążanie badanej próbki. Specjalnie przedłużone kolumny pozwalają na badanie bardzo długich próbek, o długości dochodzącej 1m. Wybrane parametry systemu:
- zakres sił: +- 250 kN,
- skok tłoka: +- 120 mm,
- kąt obrotu: +- 55 stopni,
- moment skręcający: +-2200 Nm,
- maksymalna częstotliwość obciążania 100Hz.

W konstrukcjach rzadko występują jedynie obciążenia statyczne i dlatego znajomość właściwości zmęczeniowych materiału jest bardzo ważna. System osiowo-skrętny spełnia wszystkie wymogi dokładności stawiane tego typu urządzeniom przez normy krajowe jak i zagraniczne (ISO, DIN czy ASTM)

System do badań betonu i zapraw Advantest 9 (prod. Controls)
Maszyna wyposażona jest w trzy ramy:
- ramę o nacisku do 3000 kN do badania wytrzymałości na ściskanie elementów betonowych o maksymalnych wymiarach 200x200x200 mm,
- ramę o nacisku do 250 kN do badania wytrzymałości zapraw na zginanie (próbki 40x40x160 mm),
- ramę o nacisku do 250 kN do badania wytrzymałości zapraw na ściskanie, a także elementów o maksymalnych wymiarach 100x100x100 mm (np. normowych próbek betonu komórkowego).

System współpracuje z mostkiem tensometrycznym z możliwością odczytu odkształceń w 4 punktach pomiarowych. Dodatkowe wkładki umożliwiają badanie wytrzymałości na rozciąganie elementów betonowych np. normowych próbek walcowych lub kostkowych, czy gotowych wyrobów w postaci kostki brukowej.

Elektronowy mikroskop skaningowy QUANTA FEG 250
Laboratorium dysponuje mikroskopem skaningowym QUANTA FEG 250 firmy FEI - SEM, w którym wiązka elektronów, skupiona na powierzchni badanej próbki w plamkę o bardzo małej średnicy (do 0,1 nm), omiata wybrany prostokątny obszar powierzchni ruchem skanującym. Elektrony wiązki wnikają w próbkę na niewielką głębokość, część ulega tzw. wstecznemu rozproszeniu; większość z nich jednak pozostaje w próbce, tracąc energię w różnego rodzaju oddziaływaniach, czemu towarzyszy emisja elektronów wtórnych, elektronów Augera, promieni rentgenowskich, światła i innych. Zastosowanie dedykowanych detektorów pozwala na uzyskanie wybranych informacji o badanym materiale.

Przykładowe zastosowania


Analiza chemiczna z całej powierzchni zdjęcia


Analiza chemiczna składu kryształu - wymiarowanie

Wieża udarowa Instron

Urządzenie służy do symulowania przebijania, dynamicznego ściskania, pomiarów udarności metodą Charpiego, pomiarów udarności metodą Izoda, i innych.

Wybrane parametry pracy:
- maksymalny zakres sił 15kN,
- prędkość maksymalna 5m/s,
- rejestracja bieżących parametrów pracy w trakcie próby.

Obsługa:
- zadeklarować energię (należy wyliczyć masę i wysokość );
- zadeklarować moment wyzwolenia pomiaru siły oraz  czas w rejestracji;
- unieść wgłębnik na zadaną wysokość;
- zwolnić hak blokujący masę ;
- odczytać wyniki zarejestrowane w pliku.

Przykładowe zastosowanie
Badanie materiałowe czołowych szyb pojazdów

Widok sferycznego wgłębnika umieszczonego nad próbką z bezpiecznego szkła.

Próbka po badaniu z prędkością 1 m/s.
Widoczne promieniste pęknięcia.

System Aramis

Aramis jest systemem do bezkontaktowych trójwymiarowych pomiarów odkształceń. Analizuje, oblicza i dokumentuje deformacje. A graficzne przedstawienie wyników pomiarowych daje możliwość pełniejszego zrozumienia zachowań badanego obiektu. ARAMIS na podstawie zdjęć wykonanych cyfrowymi kamerami rozpoznaje strukturę powierzchni mierzonego obiektu (każdemu pikselowi na zdjęciu są przypisane odpowiednie współrzędne). Po nagraniu wszystkich zdjęć ARAMIS porównuje je i oblicza przemieszczenia i odkształcenia. Jest szczególnie przydatny do pomiarów trójwymiarowych odkształceń powodowanych obciążeniami statycznymi lub dynamicznymi. Większość funkcji całego systemu pomiarowego jest kontrolowana przez oprogramowanie np. pomiar, obliczenia, drukowanie.

Cechy systemu:

- Może być użyty do pomiarów dwuwymiarowych i trójwymiarowych.
- porównuje zdjęcia między sobą przypisując charakterystycznym punktom kwadratowe lub prostokątne małe płaszczyzny (np. 15x15 pikseli) zwane fasetkami, a następnie odszukując te charakterystyczne punkty na kolejnych zdjęciach.
- Automatycznie kompensowanie ewentualnych zmian warunków oświetlenia na kolejnych zdjęciach.
- Proste przygotowanie próbki do badań. Podobnie jak w metodzie rastrowej próbkę trzeba przygotować do badań nanosząc regularny lub losowy deseń tylko w przypadku gdy powierzchnia próbki jest zbyt jednorodna- Bardzo duże pole pomiarowe. Wszystkie obiekty – i duże i małe (od 1mm do 2000mm) mogą być mierzone za pomocą tego samego czujnika. Odkształcenia względne mogą być mierzone w zakresie od 0,01% do kilkuset procent
- Pełne pole pomiarowe i trójwymiarowe przedstawianie wyników pomiarów oraz gęsty raster zbierania pomiarów
- Lepsze zrozumienie zachowań badanych elementów dzięki graficznemu przedstawieniu wyników pomiarów
- Wysoka mobilność systemu.
- Kontrola jakości: Obliczenia i wyniki pomiarów mogą być przedstawione za pomocą kolorów standardowych jak i wybranych przez użytkownika.


Zastosowania:

- Badania materiałowe.
- Określanie wytrzymałości.
- Wymiarowania części.
- Badanie zachowań nieliniowych.
- Charakteryzowanie procesów pełzania i starzenia.
- Określanie granicznej krzywej tłoczenia.
- Sprawdzanie modeli wykonanych przy pomocy Metody Elementów Skończonych.
- Określanie charakterystyk materiałowych.
- Analiza zachowań materiałów jednorodnych i niejednorodnych podczas procesu deformacji.
- Obliczanie odkształceń.

Młot Charpy'ego

Udarowy młot Charpy'ego umożliwia pomiar energii potrzebnej do złamania próbki w dynamicznej próbie zginania oraz udarności czyli stosunku pracy potrzebnej do złamania próbki do pola przekroju poprzecznego próbki w miejscu przełomu.
Młot służy do badania udarności materiałów syntetycznych, kompozytowych i naturalnych jak drewno.
Badania młotem Charpy'ego wykonuje się w celu uzyskania informacji o odporności na zniszczenie materiałów i elementów konstrukcji narażonych na obciążenia uderzeniowe.
Maksymalna energia wyzwalana przez młot to 50J, pomiar energii w czasie badania rejestrowany jest elektronicznie.
Zakres pomiarowy urządzenia pozwala uzyskać wysoką dokładność pomiaru zarówno dla materiałów o wysokiej jak niskiej udarności.

Twardościomierz uniwersalny
Twardościomierz pozwala na określanie twardości materiałów wg. skal Brinella, Rockwella i Vicersa z wykorzystaniem znormalizowanych wgłębników - kulek stalowych o różnych średnicach, stożka diamentowego czy diamentowego ostrosłupa. Pomiar oraz obciążanie próbki odbywa się automatycznie, odczyt wyniku jest elektroniczny lub za pomocą dołączonego dokładnego mikroskopu pomiarowego. Dokładność odczytu to 0.1 stopnia. Twardościomierz pozwala badać twardość szerokiej gamy materiałów od drewna i tworzyw sztucznych po bardzo twarde kompozyty ceramiczne. Twardość jest cechą ciał stałych odpowiadającej odporności na działanie skupionych sił.

Szczegółowe zestawienie urządzeń, które weszły do użytkowania w ostatnim okresie zamieszczono na karcie „Baza sprzętu”.