Устройство для определения напряженного состояния легкодеформируемой среды

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1137350, кл. 6 01 1/22, 1983,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕГКОДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЫ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляопределения напряженного состояния легкодеформируемой среды, например грунтов. Цель изобретения - повышение ОСУДАРСТБЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКРЫ ГИЯ 1 ЛПРИ ГКНТ СССГ ОПИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВИ,цЕТЕЛ ЬСТ точности Устроиство состоит из двух криволинейных тензобалочек 2 и 7, одни концы которых закреплены с помощью осей 3 и 8 на жестком основании 1, а другие концы закреплены шарнирно при помощи осей со стойками 4 и 9, шарнирно прикрепленных через ось 6 к основанию 1, являющемся базой тензометра. Тензопреобразователи 11 установлены в фиксированных точках на криволинейных тензобалочках 2 и 7 (не менее двух на каждой) и на стойках (по одной на каждой), Снятие сигналов от тензопреобразователей и их анализ производится известными устройствами Такое решение позволяет определить величину и направление действия напряжений с максимальной точность)о. 3 ил.за висиглос с и: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения напряженного состояния легкодеформируемой среды, нэприл 1 ер грунтосз,Цель изооретения - повышение точности.Нэ фиг, 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг, 3 - сечение Л - А на фиг, 1,Устройство для определения напряженного состояния легкодеформируемой среды состоит из жесткого основания 1, на которогл устэсовлессы двс зеркально расположенные по отношенисо друг к другу независимые упругие системы, Одна из них состоиг из криволинейс(ой тензобалочки 2, соедисессоттт шарнирссо при помощи оси 3 с исстовэнием 1 и стойки 4, шэрсирно соедиссенной с тензобэлочкой 2 посредством оси 5, а с основанием 1 - через ось 6, Другая система уп 1,их элементов состоит из криволинеиной тензобалочки 7, соединенной шэрснтрио с основаниегл 1 при помощи оси 3 и стойки 9, шарнирно соединенной с тензобэлочкой 7 посредствогл оси 10, э основассием 1 - через ось 6, Обе стойки 4 и 9 расположены т 1 араллельно друг другу и перпсзсдикулярно основанисо 1, являющемуся базой тензометра. На криволинейных тензобалочках 2 и 7 в фиксированных точках ус 1 эновлены тензопреобразователи 11 (не менее двух на каждой тензобалочке), а на каждой стойке 4 и 10 по центру установлены с е тиосее одсого тетзопреобрэзователя 11.11;т основании 1 устройства предусмотресы отверстия 12 для крепления его к штампу,Устройство работает следующим образ ол 1,Основание 1 прикрепляется винтами через отверстия 12 к заглубляемой в грунт поттерхсости иссвесторэ, например, к подошве штампа, При перемещении штампа в легкодеформируеглой среде (например, песок, ил, торф), последняя воздействует на криволинейные балочки 2 и 7 устройства, вызь;вая в сих продольные напряжения ом соизглеримые с стэстрякесиялти в среде,Рэссмотрил работу каждой упругой системы устройства в отдельности,Напряженгтое состояние можно описать известными зависимостями и соотношесн 1 м;т, получетсньсл 1 и расчетным путем и экспериментально. Так, в глестэх устэновки тензопреобрэзователей 11 с фиксировэнсцягли углами Д значение продостьного напракессия ог получэот из следующей 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 олтс -Л+т сов 2 (/А, 0), (1)Вгде 1=1, 2 - число закрепленных тензопреобразователей;р, В, Гст - радиус кривизны, ширина иплощадь поперечного сечения криволинейс 40 Й балочки;о 1 + оз от - оз1/22о 1 и оз - главные максимальные и минимальные напряжения;О - угловая координата от,При этом шарнирное соединение осьсо5 криволинейной тензобалочки 2 со стойкой4 и их крепление осями 3 и 6 к основанию 1тензометра обеспечивает статическую определимость всей системы, а в стойке 4обеспечивает появление сжимающих напряжений (для избежания возникновенияизгибных напряжений в стойке 4 при потереустойчивости, поперечное сечение стойкиимеет вид швеллера), Пренебрегая чрезвычайно малыми отклонениями стойки 4 отперпендикулярности к основанисо 1 тензометра вследствие изгибных деформацийкриволинейной балочки 2, получают величину сжимающих напряжений в стойке (осж):осж = - Л - 1 в 1 п 2 0,В(2)Гстгде Р,т - площадь поперечного сечениястойки.Решение системы уравнений (1) и (2) приопределенных значениях олтт и ом 2 по показаниям двух любых тензопреобразователейустановленных нэ криволинейной балочке иопределенном значении о позволяет определить известным способом величиныо 1, оз и О, полностью характеризующие плоское напрякенное состояние легкодеформируемой среды, Подобное решениесправедливо и для другой упругой системыв виде криволинейной балочки 7 и стойки 9.Уравнение (1) получено из условия непрерывного распределения контактных напряжений вдоль поверхностикриволинейной балочки. Если устройство скриволинейной поверхностью упругого эле"лента перемещается вместе со штампом влегкодеформируемой среде в направлении,несовпадэсощем с нормалью к основаниютензометрд, и вектор перемещения касателен к поверхности криволинейной балочки,то ниже точки касания находится областьразрыва контакта криволинейной балочкитензометра со средой, имеющей слабыевосстанавливающие деформации и, следовательно, использование уравнения (1) невозмокно. В предлагаемом устройстве однаиз незанисиглых систем уссругих элеместтовв этом случае при любой траектории перемещения устойчива контактирует со средой деформирования вдоль всей поверхности криволинейной тензобалочки. Выбор измеряемой упругой системы иэ имеющихся в 5 устройстве определяется по максимальному значению сжимающего напряжения в стойках 4 и 9.Устройство должно занимать такую малую область пространства, чтобы ггпу, пз и О 10 не зависели от координаты внутри этой области, жесткость элементов упругой системы устройства должна превышать жесткость деформируемой среды.Технико-экономическая эффективность 15 заключается в повышении точности измерений напряжений, действующих в деформируемой среде при смещении штампа внутри среды по любой плоской траектории, Кроме того, точность измерения тензометром на-пряжений не зависит от величины обратныхвосстанавливающих деформаций,формула изобретения Устройство для определения напряженного состояния легкодеформируемой среды, содержащее жесткое основание, симметричный криволинейный упругий элемент с тензорезисторами, шарнирно соеди ненный концами с основанием, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, криволинейный упругий элемент разрезан по плоскости симметрии, а устройство снабжено двумя тенэоэлементами шарнирно соединенными и шарнирно соединяющими образованные после разрезки концы криволинейного элемента с основанием.1634991Составитель В Савичев с: ор Л, Пцоцинская Техред У.Уоргентал Корректор С. Черни )а, 4 7 Тираж 387 Подписное БНИЛПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Ыосква, Ж, Раушская наб 4/5и, зв ь .,гц;.: ,о идате, ьский комбинат "Патент", г. Ужгород ул Гагарина, 101