Способ определения деформаций конструкций

(г 9)51)5 0 01 В 7/18 ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯ Е 0 ЛЮ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 937998, кл, 6 01 В 7/18, 1982,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ КОНСТРУКЦ 1 Й(57) Изобретение относится к измерительной гехнике, а именно к средствам определения деформаций конструкций, На цилиндрической поверхности конструкции размещают набор тензпметрических датчиков с определенной ориентацией относиИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения полей деформации на цилиндрических поверхностях, преимущественно при осесимметричном нагружении тел, например, на ответственных участках трубопроводов по транспортировке жидких или газообразных сред,Целью изобретения является повышение информативности.На фиг.1 изображена схема размещения тензодатчиков (цилиндрическая поверхность развернута); на фиг,2 - блок-схема многоканального регистратора.Для осуществления способа определения деформаций цилиндрических тел необходим набор тензометрических датчиков, закрепленных на теле 1 в виде развертки цилиндрической поверхности, и подключентельно образующей конструкции, Углы наклона двух датчиков к образующей цилиндрической поверхности постоянны по всей длине и различны между собой, а для группы остальных датчиков эти углы монотонно изменяются в одну сторону и в любом поперечном сечении конструкции различны между собой. Набор включает в себя один прямолинейный датчик, второй датчик имеет конфигурацию винтовой линии с постоянным шагом, остальные датчики имеют конфигурацию винтовых линий с переменным шагом. По их показаниям определяют в многоканальном регистраторе коэффициенты функциональных рядов, а деформации определяют как суммы функциональных рядов. 2 ил,ный к ним многоканальный регистратор 2. Набор включает в себя прямолинейный тензометрический датчик 3, тенэометрический датчик 4, имеющий конфигцрацию винтовой линии с постоянным шагом, а также группу 5 из "и" тензометрических датчиков, имеющих конфигурацию винтовых линий с переменным шагом. Все тензометрические датчики имеют длину, соответствующую длине цилиндрической поверхности тела 1 и выполнены с постоянной по длине чувствительностью,Тенэометрические датчики могут быть выполнены в виде отрезков тензочувствительного микропровода, например константанового или нихромового, и размещаться на внешней поверхности тела 1 или закрепляться на его внутреннем цилиндрическом сечении, например, в процес 1670374се изготовления цилиндрического тела 1 иэполимерных материалов,Многоканальный регистратор 2 можетбыть выполнен, например, в виде электронно-вычислительной машины, имеющей воэможность приема и обработки аналоговойинформации, или по схеме, изображеннойна фиг,2. Он содержит блоки 6-23 умножения, сумматоры 24 - 30, задатчик 31 координаты "Х", блок 32 вычисления косинуса,блок 33 индикации, Блоки б - 21 осуществляют умножение входной величины на постоянные коэффициенты, указанные вописании;Если многоканальный регистратор 2производит обработку информации в цифровой форме, то блоки б, 7, 11 и 13 осуществляют также аналого-цифровоепреобразование. Блоки 20 и 23 осуществляют перемножение поступающих на их входы величин, Сумматоры 24 - 30 производятсуммирование поступающих на их входы величин, При помощи эадатчика 31 производится задание координаты "Х" точки, вкоторой необходимо определять деформации. Блок 32 производит вычисление косинуса от аргумента, который подается на еговход, Выходной величиной сумматора 30 является значение продольной деформации, асумматора 29 - поперечной деформации.Задатчик 31 координаты "Х" можетбыть выполнен, например, в виде входногоблока клавиатуры или в виде потенциометра, выходной сигнал которого соответствуеткоординате "Х" с последующим аналогоцифровым преобразованием.Блок 33 индикации может быть выполнен, например, в виде блока цифровой индикации или, если его входные сигналыпредставлены в аналоговой форме, в видедвухлучевого осциллографа,Способ определения деформаций цилиндрических тел осуществляется следующим образом,При деформировании тела 1 сигнал скаждого тензометрического датчика представляет собой интегральную сумму локальных деформаций по всей длинетензометрического датчика, или1О 1= гкд 51 (1)о где О - сигнал, снимаемый с к-го тензометрического датчика;51 - криволинейная координата, совпадающая с продольной осевой линией к-го тензометрического датчика;11 - длина к-го тензометрического датчика; О - локальные деформации вдоль координаты БьУчитывая, что при осесимметричном нагружении распределение деформаций не5 зависит от угла поворота вокруг продольнойоси цилиндрического тела 1, а деформациисдвига равны нулю, принимая во внимание,чтобх10 совагде х - координата, совпадающая с продольной осью цилиндрического тела 1;а - угол наклона тензометрическогодатчика к образующей цилиндрической по 15 верхности, параллельной оси "Х",и выражая локальную деформацию ек черезпродольную и поперечную деформации вданной точке с учетом ориентации тензометрического датчика, иэ (1) находим;20 1 1 гз 1 п аО = (есов ак +г ) бх,(2)о сов агде- длина цилиндрического тела 1;к, - продольная деформация;25 кд - поперечная деформация.Для тенэометрического датчика 3 а=О,поэтомуО 01=3 ех бх, (3) 30огде О 01 - сигнал, снимаемый с тензометрического датчика 3, а для датчика 4 а =сопзт=(4)31 П а 02ггде Оог - сигнал, снимаемый с тензометрического датчика 4;45аог - угол наклона тензометрическогодатчика 4 к образующей цилиндрическойповерхности.Представим продольную и поперечнуюдеформации в виде разложения в функциональные ряды, например, в виде неполногоразложения Фурьеаа, вхг, = - + ап соз=11(5)Рд +Ьщ соз, (б)Ьо гп л хд 2 м= 1где а, Ь, ап, Ь - коэффициенты разложе- ния Исходя иэ выражения (3) и (4), находим.+К 110 о 1), а после прохождения сумматора 28 и блока 22 сигнал на второмвходе блока 20 равенКгг(К 1 в 01+К 7 Кв 001+К 1 г(К 11001 + К 140 ог) ++К г 1 Ог+К 7 К 150 о 1+К 17(К 140 ог+К 110 о 1)Р.Координата Х задается оператором припомощи задатчика 31 координаты Х, На выходе блока 19 сигнал равен К 19 х, блок 32производит вычисление косинуса той величины и на первом входе блока 20 и второмвходе блока 23 сигнал равен сов К 19 х, а навыходах блоков 20 и 23 сигналы составляютсоответственноКгг(К 1 в 01+ К 7 КвОо 1+ К 1 г(К 110 о 1++ К 11001 со В К 19 Х,Окончательно после суммированиявходных величин сумматором 30 его выходная величина, соответствующая продольной деформации и подаваемая на первыйвход блока 33 индикации, равнаех= К 7001+ К 10(К 9 О 1+ К 7 К 8001+К 17(К 140 ог+К 11001)сов К 19 х,или с учетом указанных значений коэффициентов(с) Я(7) 1Е.ЦГ .ес)( ле,е.ум+.др(е.ееу)(сейеефееее. е еее ее- е ее.ест(севев(7вВыходная величина сумматора 29, соответствующая поперечной деформации и подаваемая на второй вход блока 33 индикации, равнак у =К 110 о 1+К 140 ог+Кгг(К 1 в 01+К 7 КвОо 1+(Р.(,с )ГеГ 1 т) 1вв%. евде "ее "се срГе ес 4 це " есю-е"с Г е ". е С.ее сарсрсов , Ц сов в ве115Пе.вс., е сю ееессрс цф е-М -Цвз сев ав Оое сов ев ГЛ ее1)"в вв С в ве Ц) вИспользование предлагаемого способаопределения деформаций цилиндрических тел и устройства для его осуществления повышает информативность за счет возможности определения продольных и поперечных деформаций е любой заданной точке поверхности.Формула изобретения Способ определения деформацийконструкций, заключающийся в том, что на конструкции размещают набор тензометрических датчиков, длина которых соответствует длине исследуемой поверхности конструкции, и по их показаниям определяют деформацию конструкции, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения информативности при измерении деформации цилиндрических тел,тензометрические датчики размещают под углом к образующей цилиндрической поверхности так, что для двух датчиков эти углы постоянны по длине и различны между собой, а углы наклона остальных датчиков монотонно изменяются в одну сторону и в любом поперечном сечении тела различны между собой.