Способ измерения напряжений в элементах конструкций и машин

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваКл. 42 с, 45/03 Заявлено 12 Ч 11,1960 ( 673212/25) пением заявкис пр МП иоритет Комитет по лелаьизабретеиий и аткрытипри Совете МииистровСССР ДК Опубликовано 23.1 Ч.1962. Бюллетень8Дата опубликования описания 1.11.1967 Автор зобретсни И, Бродски аявитель ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИЙ И МАШИНИзвестны способы определения напряжений в элементах конструкций и машин с применением прямоугольных тензометрических розеток, датчики которых ориентированы по аправлениям действия напряжений.Эти способы осуществляются посредством тензометрических схем, позволяющих измерять деформации элементов конструкций, а не напряжения. Напряжения же определяют расчетным путем, используя уравнения Гука для плоского напряженного состояния:Е Е. + ю а,) : ( - - и-)2 где о., а - искомые напряжения;вв, - измеренные деформации;Е - модуль упругости;р - коэффициент Пуассона,При осуществлении описываемого способа измерения напряжений в элементах конструкций и машин, используется схема двух измерительных мостов с объединенными измерительными диагоналями. Отличается этот способ тем, что для обеспечения возможности непосредственного измерения напряжений в плоском напряженном состоянии с отсчетом в соответствующих единицах (кг/сл 12) напряжения питания мостов выбираются в определенном соотношении, которое устанавливается при тарировке в линейном напряженном состоянии по двум датчикам, один из которых наклеен параллельно, а другой - перпендикулярно оси балки тарировочного устройства.На фиг, 1 приведена схема, поясняющая 5 описываемый способ; на фиг. 2 - тарировочная балка с наклеенными по описываемому способу датчиками; на фиг. 3 - схема включения датчиков в цепи питания; на фиг. 4 - положения ключа.10 Описываемый способ измерения напряжений в элементах конструкций и машин реализуется тензометрической схемой, в которой 1 ензометрические мосты 1 и 1 (фиг. 1) соединены параллельно по измерительным диа гоналям на входе усилителя 1 с индикациейвыхода, Рабочие датчики 2 и 3, наклеенные на детали по двум взаимно перпендикулярным осям х и у, включены в качестве одноименных плеч мостов 1 и 11. Диагонали питания мо стов, не имея между собой гальваническойсвязи, подключены через трансформатор 1 П к источнику переменного тока 4,При работе тензометрической схемы поочередно соблюдаются следующие два условия.25 При измерении напряжения в детали в направлении оси х отношение питающего напряжения У тензометрического моста 11 к питающему напряжению С/ тензометрического моста 1 должно быть равно отношению 30 постоянных коэффициентов А, и АУ Ат. е,У,. А,При измерении напряжения в детали в направлении оси д этому же отцошешцо посто яццых коэффициентов дол 5 кцо равняться отношению питающего напряжения с 1., тецзометрического моста 1 к питающему цапр 51 жению с/ тензометрического моста 11,У,. Ат. е,У А,А, ь ) % где с 1 у/ уо ив ) хо соответственног / г) относительные изменения сопротивлений датчиков по направлениям осей у и х в линейном апряжеццом состоянии. Отношение = имеА Л, т величину, близкую к ц (коэффициецт еПуассона) .Для выполнения условий (1) и (2) применяют ключ 1 Г ца три положения (а, б и в) ц перемеццое сопротивление 6, снабженное лимбом с делениями и включенное в одну из обмоток 6 илц 7 трансформатора 1 П питания мостов.Обмотки 6 и 7 выполнены с соотношением витков 1: 2 и сопротивление 6 для более точной регулировки включено в меньшую обмотку 6. Положение а ключа 117 предназначается для раздельной балансировки мостов 1 и П. В этом положении большее напряжение питания (с обмотки 7) подается ца один из мостов, а второй мост отключен,Балки 8 тарировочцого устройства (фиг. 2) должны быть изготовлены из материала испытуемых деталей или из материала с возможно более близкими значениями упругих постоянных Е и р.Для тарировки ца каждую балку 8 взаимно перпендикулярно наклеивают це менее пяти пар датчиков 2 и д. Результаты тарировки усредняют,Тарировка состоит из двух этапов. На первом этапе ключ 17 ставится в положение б3 при котором оольшее напряжение У подается на тензометрический мост П, а меньшее напряжение Г - на мост 1, и балка тарцровочного устройства нагружается. Изменяя величину переменного сопротивления 5, регулируют напряжение питания тензометрического моста 1 так, чтобы выполнялось условие (2). Свидетельством выполнения этого условия является отсутствие сигнала с мостов 1 иП,На втором этапе тарировки регулируют масштабный коэффициент:где а - показание отсчетного устройства, пропорциональное суммарному папряжсцию разбала пса тецзометрических мостов;размерность К в/кг/с,ц-,размерцость Ж в/деч шка 5 ыразмерность ц кг/с,ц-/дел, шкалы.Регулируя величину Л, можно получитьц = 1 т е. о = о,при этом величины напряжений о будут отсчитываться непосредственно вкг/сл-,10 Для регулировки масштабного коэффициента ключ Ю переводится в положение вщУпри котором оольшее напряжение У, подается ца тецзометрический мост 1, а меньшее напряжение Ь - ца мост П, причем выпол 15 цяется условие (1). Лимб измерительного потенциометра 9 устанавливается в положениепрц котором число делений шкалы равно приотсчете величине тарировочцого напряжения,Регулируя сопротивление 10, добиваются от 20 сутствця сигнала ца выходе усилителя 1, чтосвидетельствует о полной компенсации сигнала с мостов.После окончания тарировки записывают усредненные для пяти пар датчиков показания25 лимба сопротивления 6 и лимба сопротивления 10.Перед измерением напряжений в деталиустанавливают лимбы сопротивлений б и 10ца показания, записанные при тарировке, а30 лимб измерительного потенциометра 9 - цануль. Затем нагружают испытуемые детали ипроизводят измерения, отсчитывая величинынапряжений непосредственно в кг/с,и 2,Для ооеспечеция правильной работы схемы,35 напряжения питания тецзометрических мостов1 и П должны подаваться в одинаковой фазе, а раоочце и компенсационные датчикидолжны быть включены в мостах идентично.Выполнение этих требований обеспечивает40 также и правильное определение знаков измеряемых напряжений: растяжение (+)исжатие ( - ).При измерении напряжений в большом числе точек целесообразно применять схему, при 45 ведецную па фиг. 3. В каждую линию питаниямостов 1 и 11 включены общие полумосты (1(балластные датчики) и рабочие полумосты15 и 12 (рабочие и компенсационные датчики). В линии питания включены также ба 50 лацсцровочцые элементы 14.Применение этой схемы упрощает коммутацию точек измерения, уменьшает количество соединительных проводов, а также уменьшает число токосъемов при измерении напря 55 жеций во вращающихся деталях. Таким образом, описываемый способ позволяет, минуявычислительные работы, непосредственно получать отсчет на приборе в единицах, соответствующих величинам напряжений в исслеб 0 дуемой конструкции, что обуславливает полезность его использования. Предмет изобретения Способ измерения напряжений в элементах б 5 конструкций и машин с применением прямогольных тензометрн еских розеток, датчики которых включены в одноименные плечи дух измерительных мостов с обьедипенными измерительиььми диагоналями, отляаогцткя тем, что, с целью получения отсчетов, пропорциональных напрякенням в исследуемом элементе, напряжения питания мостов выонрдются в определенном соотношении, которое устдндьливдется при тдрировке в линейном ндпряхкениом состоянии по двум,тдт икам, 5 наклеенным параллельно н перпеиликулярнооси тдрировочиого устройства.Текред Л. Ьриккер Типография, пр. Сапунова, д. 2 Заказ 4,7 Тираж 1450 Формат бум. 60 Х 90 з Объем 0,27 изд. л. ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Пентр, пр. Серова, д. 4