Способ определения продольных усилий в трубчатых элементах

(22) Заявлено 29. 12. 78 (21) 2703625/18-10с прнсоелнненнем заявки Рй(51) М. Кл. С 011/22 1 ааударатааииый квинтет СССР дю дедам иэобретеиий и атирмткяДата опубликования описания 07,08,82(72) Авторы изобретенн Г. Повх и А. В. Шестако баровский институт инженеров железнодераащащ транспорта(7) Заявнтел СОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ УСИЛИ В ТРУБЧАТЬ% ЭЛЕМЕНТАХ Недостаток в том, что он но определить трубчатом элем осевой нагрузк действии на тр ней осевой наг 20 ления. Цель изобре ности измерени влияния на резэтогтакж способа состоит не позволяет точьное усилие в вызванное внешней и одновременном й элемент внеши внутреннего давпродо енте, ой, и убчат рузки тения - повышение тоцй за счет исключенияультаты измерения внутия,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения продольных усилий в трубах и цилиндрических резервуарах при одновременном воздействии внешней осевой нагрузки и внутрен него давления беэ нарушения их целост ности.Известен способ определения продольных усилий в сплошных стержневых элементах конструкций при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающийся в том, что измеряют величины относительной продольной и относительной поперечной деформаций, суммируют их и по полученной сумме судят о величине продольного усилия 13.Недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет измерять продольные усилия в трубчатых стержневых элементах при одновременном воздействии внешней осевой нагруз ки и внутреннего давления, например давления сжатого газа, так как каж 2;дый из этих двух компонентов вноситсвою составляющую в величины продольной и поперечной деформаций.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способ 5определения продольных усилий в трубчатых элементах при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающийсяв том, что измеряют величины относительных продольных и поперечных деформаций и суммируют их 2).949358указанная цель достигается тем,что согласно способу определенияпродольных усилий в трубчатых элементах при воздействии внешней осевойнагрузки, заключающемуся в том, что 5измеряют величины относительных продольных и поперечных деформаций и суммируют их, определяют отношение относительной продольной деформации котносительной поперечной при воздейст 1 ввии лишь внутреннего давления, а продольную и поперечную деформации измеряют в соотношении, равном обратной величине полученного отношения.При переменном воздействии на трубчатый элемент лишь внешней осевой нагрузки и неизменном внутреннем давлении в нем, последний, находясь в ли-нейном напряженном состоянии, получает в продольном направлении деформацию одного знака, а в поперечномдругого. По абсолютной величине этидеформации также различны, причем отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной 2 Зявляется величиной постоянной дляданного материала и определяется коэффициентом поперечной деформации,или коэффициентом Пуанссона, показывающим, какую часть от продольной де- З 0формации составляет поперечная. Сумма сигналов от измеряющих относительную продольную и относительную поперечную деформации тензорезисторов характеризует величину продольного уси- Злия, вызванного внешней осевой нагрузкой,При переменном воздействии на трубчатый элемент лишь внутреннего давления и неизменной внешней осевой нагрузке материал трубы испытывает плоское напряженное состояние. Относительная продольная и относительная поперечная деформации в этом случае различны по абсолютной величине и имеют одинаковые знаки. Разность сигналов от измеряющих деформаций тензорезисторов характеризует величину продольного усилия, вызванного действи 50 ем внутреннего давления в трубчатом элементе,При одновременном воздействии на трубчатый элемент внешней осевой на-.грузки и внутреннего давления суммар-, ный сигнал от измеряющих относительную продольную и относительную поперечную деформации тензорезисторов характеризует продольное усилие в трубчатом элементе от совместного действия внешней осевой нагрузки и внутреннего давления.При реализации предлагаемого способа измерения продольных усилий на поверхность исследуемого трубчатого элемента наклеивают измерительные тензорезисторы, один из которых ориентирован в продольном, а другой в поперечном направлениях, и включают их в смежные плечи измерительной мостовой схемы, причем перед установкой тензорезисторов определяют теоретически или экспериментально отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной на поверхности трубчатого элемента в месте установки тензорезисторов при действии в нем лишь внутреннего давления,Измерение продольной и поперечнойдеформаций в соотношении, равном обратной величине полученного отношения, осуществляют путем частичной приклейки поперечноге тензорезистора при полной приклейке продольного или путем передачи продольному тензорезистору увеличенной при помощи механических рычажных систем деформации при полной приклейке поперечного тензорезистора,При измерении продольной и поперечной деформаций в указанном соотношении, а не полных их значений, как в известном способе, относительные изменения сопротивлений продольного и поперечного тензорезисторов при изменении внутреннего давления всегда остаются равными между собой. При изменении внутреннего давления продольная и поперечная деформации и соответствующие им изменения сопротивлений тензорезисторов имеют одинаковые знаки, при этом тензорезисторы либо оба сжаты, либо оба растянуты, Вследствие равенства относительного изменения. сопротивлений продольного и поперечного тензорезисторов и одинаковости знаков измерительный мост работает на вычитание сигналов и является сбалансированным по отношению к изменению внутреннего давления (при измерении деформаций в указанном соотношении), В то же время при воздействии внешней осевой нагрузки изменения сопротивлений продольного и поперечного тензорезисторов всегда имеют разные знаки независимо от величиныФормула изобретения Составитель С, ШматалоРедактор С, Патрушева Техред М.НадьКорректор Н. Король Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д 4/5Заказ 5729/24 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,5 94935 их абсолютных значений. Измерительный мост работает на сложение сигналов и выдает сигнал, пропорциональный внешней осевой нагрузке.Таким образом, при одновременном измерении продольной и поперечной деформаций в указанном соотношении обеспечивают автоматическую балансировку измерительного моста по отно. шению к изменению внутреннего давле- О ния и осуществляют выделение сигнала, характеризующего продольное усилие в трубчатом элементе лишь от действия внешней осевой нагрузки.П р и м е р. Производят измере ние продольного усилия в амортизационной стойке вертолета, имеющей трубчатую форму с кольцевым поперечным сечением, Теоретически найденное отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной для цилиндрического участка стойки равно 4,25. Продольный тензорезистор с базой 600 мм приклеивают полностью, а поперечный - лишь на 1/4,%5. часть д базы, равную 23,5 мм. Тенэорезисторы включают в полумостовую схему и подключают к автоматическому измерителю деформаций типа АИ. Произведенный по шкале измерителя отсчет при давле- щ нии внутри стойки 12 кгс/см и отсутствии внешней осевой нагрузки соответствует показанию стрелок 482. Пи увеличении давления до 30 кгс/см отсчет практически не изменяется, что свидетельствует о надежной автоматической балансировке полумоста при изменении внутреннего давления. После этого была приложена внешняя осевая сжимающая нагрузка в 1000 кгс через образцовый динамометр. Произведенный при этом отсчет по шкале измерителя соответствует показанию стрелок 455. Т е. внешняя осевая нагрузка в 1000 кгс соответствует приращению 8 6отсчета в 482-455=28 делений измерителя деформаций при цене деления-- 35,7 кгс, что свидетельствуеткоцоо выделении сигнала, характеризующего внешнюю осевую нагрузку, удовлетворительной точности измерений,Применение предлагаемого способаопределения продольных усилий в трубчатых элементах позволяет производитьизмерение продольного усилия в трубчатом элементе от действия внешней осевой нагрузки как при постоянном, таки при переменном давлении внутри этого элемента без нарушения его целостности,Способ определения продольных усилий в трубчатых элементах при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающийся в том, что измеряют величины относительных продольных и поперечных деформаций и суммируют их, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния на результаты измерения внутреннего давления, определяют отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной при воздействии лишь внутреннего давления, а продольную и поперечную деформации измеряют в соотношении, равном обратной величине полученного отношения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРИ 69316, кл, 6 01 1. 1/22, 18.04.46.2. Ренский А. Б, и др. Тензометрирование строительных конструкций иматериалов, И., "Стройиздат", 1977,с. 66 (прототип).