Testauksesta

Muistaako kukaan nähneensä artikkelia ym. aiheesta puun ominaisuuksien testaus jousikäyttöä varten? Ei nimittäin ole ihan selvää, että tehdyt taivutuskokeet vastaavat tarvetta. Veto- ja puristusarvot luultavasti ovat kuranttia tavaraa, leikaus voi olla sillä hilkulla.

Aikanaan kun testailin erilaisia taivutuslujuuksia niin ilmeni, että koejärjestelyllä ja koetavalla oli iso merkitys tuloksiin. 3-piste ja 4-piste taivutuksilla tuli hyvinkin erilaisia tuloksia meteriaalista riippuen ja taivutusväliä vaihtamalla myös lujuudet vaihtelivat. Jos testataan tietyn std mukaan niin tilanne on selvempi, mutta se ei silti tarkoita, että std vastaa jousentekijän toiveita.

Puun taivutuskokeesta myös pitäisi kirjata murtotapa: veto-, puristus- tai leikkausmurtuma. Tätä näkee hyvin harvoin.

Avaatko hieman noita: mitä nuo tarkoittaa?

Kyllä löytyy yksi hyvä artikkeli:

Bjurhager, I., Gamstedt, E., Keunecke, D., Niemz, P. & Berglund, L. (2013). Mechanical performance of yew ( Taxus baccata L.) from a longbow perspective. Holzforschung , 67(7), 763–770.

Tuo on maksumuurin takana mutta voin laittaa julkaisun sinulle yksityisviestillä.

Materiaalilla on kolme peruslujuutta, veto, puristus ja leikkaus. Näille löytyy vastaavat jäykkyydet. Kaikki muut tapaukset ovat eri yhdistelmiä näistä.

Tässä täytyy muista, että puulle nuo lisäksi eroavat eri suuntiin mitaten, käytännnössä puulla esim on kolme vetolujuutta kolmeen kohtisuoraan suuntaan. Viistoihin suuntiin näiden yhdistely menee jo matemaattisesti mielenkiintoiseksi. Onneksi jousi on kappale jossa siitä ei juurikaan tarvitse välittää koska syyt pyritään aina pitämään pitkittäin.

Taivutuskokeita yleisesti tehdään kahdella tavalla, kolmen ja neljän pisteen kokeet. Niissä koekappaleen rasitukset erovat selvästi.

Kummassakin koekappale voi hajota usealla tavalla ja esim. puun kohdalla murtotapa antaa oleellista lisäinfoa, joka useimmiten jätetään kirjaamatta. Esim. hajosiko palikka vedossa vai puristuksessa kertoo kumpaan puoleen jousessa pitää kiinnittää huomiota.

Mitä mekaniikka sanoo käsitteestä “input energy”? Voiko puukaaren paunojen ohella hifistellä nuolen lähtönopeutta kuinka paljon noilla muuttujilla ja eikös voikin? Teräskaarien suhteen rakennan matemaattista mallia miten laminointi saattaisi vaikuttaa heittonopeuteen. Puukaarien asiantuntija en vielä ole.

Lähtönopeus on kiinni jousen paunoista sekä nuolen massan ja jousen/jänteen (liikuvien)massojen suhteesta, tämän lisäksi ei ole kovin paljon tehtävissä olipa materiaali mikä tahansa. Seuraavat tekijät esim. materiaalin elastisuus/hystereesi ovat tyypillisesti paljon pienemmässä osassa.

“Simple my dear Watson, even an IBM computer could do it!” Keksi kevyempi teräs, paljon muuta ei ole tehtävissä, jollet sitten halua kokeilla suunnattuja kiderakenteita, kukaan ei vain vielä ole keksinyt kuinka toteuttaa ne käsintaonnalla.

Eikä siihen sen kummempaa mallia tarvita kuin FEM ohjelma, joka osaa myös liikkeen ratkaisun, ei kovinkaan monimutkaista.

Kiitos taihki neuvoista. Avainpointti taitaa olla tuo että “kovuus ei vaikuta teräksen kimmomoduliin eli jäykkyyteen kuten on jo monesti todettu.” Alan ymmärtää pikkuhiljaa alkuperäisiä teräskaaria. Melto rauta ei olekaan tensio vaan crackkaamisenestoefekti.

Todennäköisesti näin, sen tarkoitus on kovemman osan pettäessä estää osien lentely ympäriinsä.

On kyllä toinenkin vaihtoehto, mutta se on - jos on - ollut seurausta käytöstä. Jos (pehmeää) terästä jatkuvasti venytetään yli myötörajan nimenomaan vedossa niin se alkaa väsyä varsin nopeastikin riippuen ylityksen määrästä. Siihen kehittyy poikittaisia säröjä, jotka sitten saattavat olla sopivissa oloissa havaittavissa ennen katkeamista koska tämä pehmeä osa käyttäytyy sitkeästi. Eräänlainen kaaren väsymismittari siis.

Toisaalta se kyllä myötäessäkin siirtää kaaren taivutuksen neutraaliakselia niin, että kovaan osaan kohdistuu vähemmän vetoa, joka on kyllä sekin murtumisen kannalta edullinen muutos.

1 tykkäys