Устройство для измерения внутреннихмеханических напряжений

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.з с присоединением заявки йо 0 01 1, 1/14 Государственный комитет С.ССР по делам изобретений. и открытийДата опубликования описания 15,06,81 С.В. Лесковец, Л.Н, фомица и Л.А. Рельфа д С.",;,.:"-".дНовополоцкий политехнический институтБ;,3,г;(72) Авторы изобретения 71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИИИзобретение. относится к техникеизмерения механических напряженийи может быть использовано дляисследования напряженного состояниявнутри сред с упругими и вязкоупругими свойствами,Известны устройства для измерениявнутренних механических напряжений,содержащие полупроводниковые и пьеэо Оэлектрические чувствительные элементы 13, 23 и 33Однако данные устройства оцениваютнапряжение состояния по величиненапряжений на измерительном преобразователе, искажений из-за того, чтомодуль упругости его не соответствуетмодулю упругости среды.Известно также устройство, содержащее цилиндрический чувствительныйэлемент иэ пьезокерамики, соединенный 20с тензодатчиками. Для фиксации усилий, воздействующих на торец чувствительного элемента под углом, оно содержит пециальный кольцевой якорь43.Однако ввиду того,. что такой тензометр сам.оказывает искажение напряжений в среде в месте своей установки, возникают дополнительные погрешности измеренияКроме того, замер деформаций среды производится не в месте установки чувствительного элемента, что может вызвать погрешности,. связанные с неоднородностью материала по сечению. Вызывает ряд неудобств также отдельная установка этого тензометра. При этом возникают неточности в ориентации тензометра и чувствительного элемента,Цель изобретения - повышение точности измерения механических напряжений.Для достижения этой цели в устройстве закрепляют по контуре торцов пьезоэлемента консоли, выполненные в виде лепестков, на поверхности которых установлены тензодатчики.Консоли выполняются в виде лепестков для оказания возможно мень-шего возмущающего воздействия в среде и пОлучения максимальной чувствительности устройства. Такая конструкция позволяет расположить в непосредственной близости чувствительный регулируемый элемент концентратор напряжения и датчик деформаций среды, и объединить их в виде цельного блока.На фиг. 1 показано устройстно, общий вид (разрез А-А на фиг. 2)на фиг. 2 - электрическая схема соединения элементов устройства, вид сверху.Цилиндрический чувствительный элемент 1 (фиг. 1) выполнен из пьезо 1 керамики, например из ЦТС. К его торцам прикреплены консоли 2 в виде лепестков. Материалом для них сЛужит упругая сталь толщиной 0,1- 0,3 мм, Для лучшего заполнения пространства между консолями и материалом верхние и нижние консоли сдвинуты друг относительно друга На поверхности выполнены тенэодатчики 3 (В, - Н 4), соединенные в мостовую схему.С мостовой схемы напряжение разбаланса поступает на усилитель, нагрузкой которого является ренерсивный двиГатель. Вад двигателя соединен с регулятором напряжения, а выход регулятора напряжения связан с чувствительным элементом 1 и вольтметром.Устройство работает следующим образом.При установке внутри конструкции, например из эпоксидной смолы, и нагружении в среде, наблюдается концентрация напряженйй над чувствительным элементом 1, вызванная различием модулей упругости среды и чувствительного элемента, Это вызывает различные деформации элемента 1 между торцами и свободных концов консолей мЕжду собой в направлении действия измеряемого напряжения б (фиг. 1). Происходит изгиб консоли. При сжимающем напряжении тенэорезисторы 3, расположенные на внутренних сторонах консолей между чувствительным элементом 1 испытывают сжатие, а на наружных - растяжение, и наоборот - при растягивающем напряжении. На выходе мостовой схемы (фиг, 2) поянляется напряжение разбаланса, которое подается на выход усилителя, нагрузкой которого служит реверсивный двигатель.Вал двигателя приходит но вращениеи перемещает ползунок напряжения,изменяя тем самым величину электрического напряжения, поданаемогочувствительным элементом 1, От приложенного электрического напряженияи при равенстве его деформацийдеформациям среды, двигатель прекращает вращение и, соответственно,увеличение напряжения, прикладынаемого к обкладкам элемента 1, так какнапряжение раэбаланса на выходемостовой схемы при этом равно нулю,По величине напряжения, прикладываемого к обкладкам чувствительного элемента 1 и контролируемоговольтметра, оценивается величинавнутренних нормальных механических юнапряжений б".Изобретение позволяет повысить 20 точность измерения внутренних механических напряжений.формула изобретенияУстройство для измерения внутренних механическмх напряжений, содержащее цилиндрический чувствительный элемент иэ пьеэокерамики,соединенный с тензодатчиками, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измеренияпо контуру торцов чувствительногоэлемента закреплены консоли, выполненные в виде лепестков, на поверхности которых установлены тенэодатчики,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельстно СССР40 9 210436, кл. С 01 Ж 9/06,21,03,66.2, Авторское свидетельство СССРР 239620, кл. 6 01 Ж 1/16, 01, 09. 653, Авторское свидетельство СССР9 684344, кл. С 011/16,11.11,77.45 4, Авторское свидетельство СССР9 479967, кл, С 01 Ж 1/14,04.04,73.2 Составитель Н. ТроицкийРомжа Техред Ж. Кастелевич КорректорЮ. Мак ак П Тираж 907 ВЧИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушказ 4411 сно ССР комитета открыти окая иаб