Способ определения касательных напряжений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 01 ВЗ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН дарственныи научнои роектно-конструкВНИПИэнергопром" Максимовехника. Справочник, ение, 1982, с. 45-47, Сопротивление мате, с,. 512 - 516.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕНЪХ НАПРЯЖЕНИЙ(57) Изобретение отноределения прочностньтериалов, преимущестдеформации материалпользовано для разделных и угловых дефор ЕНИЯ КАСАТЕЛЬ сится к способам опх характеристик мавенно к измерению ов, и может быть исьных замеров линеймаций объекта, при ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Ипытательная ткн.2, М,; МашиностроФеодосьев В.И.риалов, М,; Наука, 19 Изобретение относится к способам определения прочностных характеристик материалов, преимущественно к измерению деформации матерйалов, и может быть использовано для раздельных замеров линейных углов деформаций объекта при сложном одновременном воздействии различных нагрузок растяжения сжатия, изгиба, кручения и сдвига, и последующего определения касательных напряжений,Особенно эффективно применение способа в трубопроводах и стержневых системах,Известен способ определения касательных напряжений непосредственным измерением угла закручивания образца при нагружении крутящим моментом (1),сложном одновременном воздействии различных нагрузок растяжения, сжатия, изгиба, кручения и сдвига и последующего определения касательных напряжений. Изобретение позволяет повысить точность способа определения касательных напряжений за счет того, что устанавливают датчик измерения линейных деформаций на объект так, чтобы ось чувствительности датчика была направлена под углом а к линии действия нагрузок растяжения и сжатия, определяемых по формуле а .= агс ст 9 ф, а затем фиксируют показания датчика до и после приложения нагрузки и определяют касательные напряжения т по формуле;Кд Е / , где Е - модуль упругости первого рода, ц - коэффициент Пуанссона; К = 9 а, /2; д - показания датчика;- база измерения, 2 ил. Недостатками способа является низкая точность за счет того, что к погрешности датчиков добавляется погрешность конструктивных элементов и возможность использования этого способа только на образцах.Наиболее близким к заявленному способу является способ определения касательных напряжений при помощи установки на исследуемом объекте трех датчиков, так называемых розетки датчиков (2),Наиболее существенным недостатком является недостаточная точность. эа счет влияния погрешности измерений трех различных датчиков, а также ненадежность их работы при повышенных температурах и влажности.Зависимость(1) получена из следующего рассуждения:Известно, что относительная поперечная и относительная продольная деформации связаны между собой,япопер, =,иЕпродгде,и - коэффициент Пуассона;Л 1., ЛаЕпопер., Епрод.аДля каждого материала коэффициентПуассона находится экспериментально, определяются относительные поперечная ипродольная деформации и делятся друг надруга, т,е,Япппер,Еп родИз фиг,1 видно. что суЩествует некоторый угол установки отрезка АВ к линии действия напряжений, при котором его длинаостается неизменной,Для этого проектируем надеформации от продольной и идеформацииВсоз а = В (3)т,кг В = епрод КВ дАВсоза,линию АВ оперечной Целью изобретения является повышение точности,Указанная цель достигается за счет того, что в способе определения касательныхнапряжений, заключающемся в том, что устанавливают датчик измерения деформаций на исследуемый объект, прикладываютк обьекту периодические нагрузки, фиксируют показания датчика до и после приложения нагрузок и определяют по нимнапряжения, датчик устанавливают на объект так, чтобы ось чувствительности датчикабыла направлена под углом а к линии действия нагрузок, определяемым по отношению а = агсст 9 ъи, где,и - коэффициентПуассона, а касательные напряжения т определяют по соотношениюдЕт=К --где К= -- = -1 19 г. Е - модуля упругости первого рода,- база измерений .В таблице в качестве примера приведены некоторые значения коэффициента К, а,к. зп То дЕ дЕли= - ------ К 1 где К= -- или К = 2 уиТо по предлагаемой методике по по заниям датчика (тензометра) для замера нейных деформаций можно измеря 45 деформации (напряжения) кручения и сд га.виНа фиг.2 приведена схема, поясняющаяпредлагаемый способ, где датчик линейных деформаций с базой АВ устанавливаются на 0 исследуемом объекте 1 под углома к линиидействия периодически прикладываемой нагрузке растяжения сжатия о, затем снимаем показания датчика и пересчитываем касательные напряжения по формуле (2),Предложенный способ может быть осу ществлен с помощью тензометра, выполненного на базе виброизмерительной аппаратуры ВН 6 - 6 ТМ.Использование предлагаемого способаопределения касательных деформаций а 1 В =,ийродАК=,и е,родАВзпа,1Подставив это выражение в (3) и выполнив преобразование, получимгЕее ород АВсоз а=,и е,род.АВ зп а1 зпг а гг т 9и соз а,и = ст 9 а а= агссс 9 фЗависимость (2) получена из следующихрассуждений,Известно, что закон Гука для сдвигат =у 6 (1),где т - касательные напряженияу - угол относительного закручивания15 ВВВСЕ0 = 2 1 + - модуль упругости вто+,ирого рода для сдвига20обеспечивает по сравнению с известными большую точность за счет сокращения количества датчиков, необходимых для получения достоверной информации,Кроме того, в настоящее время отсутствуют способы, позволяющие измерить независимые линейные и угловые деформации не только на образцах, но и на объекте.формула изобретения Способ определения касательных напряжений, заключающийся в том, что устанавливают датчик измерения деформаций на исследуемый объект, прикладывают к объекту периодические нагрузки, фиксируют показания датчика до и после приложения нагрузок и определяют по ним напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности, датчик устанавливаютна объект так, чтобы ось чувствительности5 датчика была направлена под углом а клинии действия нагрузок, определяемым посоотношению а = агсссд Чи, где,икоэффициент Пуассона, а касательные напряжения топределяют по соотношению10 дЕт= К- - ,1 1 аагде К -- т- ---2 чр,д - показания датчика;15 Е - модуль упругости первого рода;1763859 Составитель О.МаксимоваТехред М.Моргентал дактор В,Ивано Корре Гус водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3448 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5