Устройство для измерения поперечных деформаций Советский патент 1989 года по МПК G01B5/30 

1

(21)4368086/25-28

(22)26.01.88 .

(46) 30.08.89. Бнш. 32 (72) А.П.Андреев, А.И.Епишин и Д.Б.Иванов

(53)531.781.2(088.8)

(56)Экстензометры фирмы SCHENCK, ФРГ, 1983 тип PSQ, рекламный проспект

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ДЕФОРМАЩШ

(57)Изобретение относится к измерительной технике, а именно к-устройст вам для измерения поперечных деформаций образцов анизотропных материалов. Цель изобретения - повышение точности при снятии азимутальной за- внсимости поперечных деформаций анизотропных материалов. Тензометр содержит цилиндрический корпус 1, две пары опор - рабочие 2,3 и установочные 5,7, причем опора 2 ножевая, опора 3 роликовая, опора 5 соединена резьбой с корпусом 1 и имеет шарнир- нук головку 6 с V-образным пазом. Опора 3 предназначена аля фиксирования рабочего положения тензометра и уравновешивания датчика 9 перемещений. Резиновые кольца 10 прижимают корпус 1 к образцу 11. Для задания угла поворота при измерениях служит шкала 12 с основанием 13. Для стабилизации корпуса 1 в плоскости измерений во время поворота применен стержень 15, связывающий шкалу 12 с пазом 16 на боковой поверхности корпуса 1 . В тензометре разделены фазы измерения и поворота за счет применения установочных опор 5,7. 5 ил.

г (п

Устройство относится к измерительной технике и может быть использова- | но для измерения азимутальной зависи- мости поперечных деформаций аиизо- с тролных материалов.

Цель изобретения повышение точности при снятии азимутальной зависимости поперечных деформаций анизотропных материалов.tO

На фиг. 1 изображено устройство при измерениях/ общий вид; на фиг.2 -1 разрез А-А на иг.1; на фиг. 3 - раз-: рез В-Б на фиг,1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг. 5 - устройство 15 при установке на образец, общий вид. .

Тензометр поперечных деформаций анизотропных материалов содержит цилиндрический пустотелый корпус 1, рабочую опору 2 с ножевой кромкой ц 20 р абочую опору 3 с роликом 4. Радиусы за круглеиия ножевой кромки опоры 2 - г ролика 4 - R выбираются исходя из диаметра образца и его твердости по

тензометра на образец применяют ус тановочные полукольца 20, которые имеют шаблонный выступ 21 для уста новки требуемого зазора между рабо ми опорами 2,3 и телом образца 11. ,Выступы 22 на корпусе 1 служат для крепления резиновых колец 10.

Тензометр поперечных деформаций анизотропных материалов работает с дующим образок.

Опоры 2,3 и резиновые кольца 10 совместно с корпусом 1 создают жес кую систему, уравновешивающую датч 9 перемецемий в процессе испытаний Поскольку опора 2 ножевая, а датчи 9 расположен диаметрально противоп ложно ей изменение деформации про ходит в этом сечении. Опора 3 подд живает через ролик 4 корпус 1 с да чиком 9 в заданном положенни в про цессе испытаний и позволяет образц 11 проскальзывать в этом месте при его удлинении, не внося погрешност

нижеприведенным формулам. Так, напри-. в измерения датчика 9. В процессе

тензометра на образец применяют установочные полукольца 20, которые имеют шаблонный выступ 21 для установки требуемого зазора между рабочими опорами 2,3 и телом образца 11. ,Выступы 22 на корпусе 1 служат для крепления резиновых колец 10.

Тензометр поперечных деформаций анизотропных материалов работает следующим образок.

Опоры 2,3 и резиновые кольца 10 совместно с корпусом 1 создают жесткую систему, уравновешивающую датчик 9 перемецемий в процессе испытаний. Поскольку опора 2 ножевая, а датчик 9 расположен диаметрально противоположно ей изменение деформации происходит в этом сечении. Опора 3 поддерживает через ролик 4 корпус 1 с датчиком 9 в заданном положенни в про- . цессе испытаний и позволяет образцу 11 проскальзывать в этом месте при его удлинении, не внося погрешности

в измерения датчика 9. В процессе

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения поперечных деформаций образцов анизотропных материалов. Цель изобретения - повышение точности при снятии азимутальной зависимости поперечных деформаций анизотропных материалов. Тензометр содержит цилиндрический корпус 1, две пары опор - рабочие 2,3 и установочные 5,7, причем опора 2 ножевая, опора 3 роликовая, опора 5 соединена резьбой с корпусом 1 и имеет шарнирную головку 6 с V-образным пазом. Опора 3 предназначена для фиксирования рабочего положения тензометра и уравновешивания датчика 9 перемещений. Резиновые кольца 10 прижимают корпус 1 к образцу 11. Для задания угла поворота при измерениях служит шкала 12 с основанием 13. Для стабилизации корпуса 1 в плоскости измерений во время поворота применен стержень 15, связывающий шкалу 12 с пазом 16 на боковой поверхности корпуса 1. В тензометре разделены фазы измерения и поворота за счет применения установочных опор 5,7. 5 ил.

мер, для анизотропного сплава ЖС6ФМ имеет и дпя образца диаметром 10 мм получим

г Ъ/НВ /10/420 0,15 мм,

мм.

Установочная опора 5 соединена с корпусом 1 при ПОМОЩИ резьбы и имеет шарннрно связанную с ней V -образную головку 6. Вторая установочная опора 7 с упругой прокладкой 8 по поверхности V-образного паза (для предотвращения заклинивания.при повороте) крепится в корпусе 1 противоположно, опоре 5. Датчик 9 перемещений уста- . новлен в корпусе 1 противоположно опоре 2. Резиновые кольца 10 прижимают корпус 1 через рабочие опоры 2иЗ

40 удерживается на образце 11 в плоскос ти оси опоры 2 и датчика 9 и при ра тяжении образца 11 свободно скользит вдоль оси последнего, но не может повернуться, будучи постоянно связан

к телу образца 11. Поворотная шкала 12 связана через основание 13 с нера-45 со шкалой 12 через стержень 15. Это бочей частью образца 11. Кольцо 14 свойство гарантирует постоянное по- препятствует осевому перемещению шка- ложение корпуса 1 в первоначально лы 12 так, что она имеет возможность заданной плоскости измерений, а соответственно, и их точность. При необходимости измерения в другом продольном сеченни без перестановки дат чика его пеобхошшо повернуть на заданный угол отнсжятельно первоначаль ной или нулевой линии измерения.

только вращаться вокруг оси образг;. ца 11. Один конец атержня 15 жестко связан со шкалой 12, второй размещен по скользящей посадке в пазу 16 на корпусе 1 устройства. Стопорный винт 17 размещен на боковой поверхности

50

ответственно, и их точность. При необходимости измерения в другом продольном сеченни без перестановки датчика его пеобхошшо повернуть на заданный угол отнсжятельно первоначальной или нулевой линии измерения.

паза 16. Стопорный винт 18 служит этого вращает опору 5, вкручнвая

фиксации шкапы 12 относительно осНо-ее в корпус 1 по резьбе. При этом

аання 13. Опоры 2,3 и 7 выдвижные иголовка с V-образным пазом 6 упиракрепятся в корпусе стопорными винта-ется в тело образца 11 и рабочие опоми 19. Для коаксиальной установкиры 2, 3 отходят от образца. Вращение

замера поперечного сужения образца 11 устанввочные опоры 5 и 7 расположены с зазором относительно образца 11, стопорный винт 17 отпущен

и стержень 15, будучи связанным с пазом 16 по скользящей посадке, позволяет корпусу 1 перемещаться вдоль оси образца 11. В то же время стопорный БИНТ 1В зажат и шкала 12 жестко

связ.ана с образцом 11. За счет плотного контакта стержня 15 с боковыми поверхностями паза 16 корпус 1 зафиксирован от поворота вокруг оси образца 11. Таким образом, весь тензометр

удерживается на образце 11 в плоскости оси опоры 2 и датчика 9 и при растяжении образца 11 свободно скользит вдоль оси последнего, но не может повернуться, будучи постоянно связан

со шкалой 12 через стержень 15. Это свойство гарантирует постоянное по- ложение корпуса 1 в первоначально заданной плоскости измерений, а сосо шкалой 12 через стержень 15. Это свойство гарантирует постоянное по- ложение корпуса 1 в первоначально заданной плоскости измерений, а со

ответственно, и их точность. При необходимости измерения в другом продольном сеченни без перестановки датчика его пеобхошшо повернуть на заданный угол отнсжятельно первоначальной или нулевой линии измерения.

продолжаем, пока образец 11 не коснется упругой прокладки 8 по поверхности V-обраэного паза на второй ус- тановочной опоре 7. Таким образом, образец 11 оказывается сцентрированным V-образными пазами установочных опор 4 и 7, корпус 1 - соосным образцу 11, а рабочие опоры 2,3 - отведенными от образца 11. В процессе отведения за счет постоянного контакта корпуса 1 с образцом 11 через опору 5 и резиновые кольца 10 устройство сохраняет первоначальное положение в поперечной плоскости предыдущего измерения, а за счет постоянного контакта стержня 15 с пазом 16 тензо- ментр не уходит из продольной плоскости измерений. Для сохранения этого положения в процессе поворота на выбранный угол (предотвращение сползнания) необходимо зафиксировать стержень 15 в пазу 16 корпуса 1 прижимным винтом 17. По(сле этого освобождаем винт 18 и поворачиваем шкалу 12 совместно с корпусом 1 на требуемый угол. Прокладка 8 необходима для предотвращения заклинивания тензометра при повороте

тановочных полукольца 20 t выступами 21. Перед установкой все опоры 2, 3, 5 и 7 и датчик 9 выставляются за-- : подлицо с внутренней поверхностью

корпуса 1., Образец 11 закручивается до упора в основание 13. Затем последовательно одевают на образец: пер- I вое резиновое кольцо 10, корпус 1 с

.д опорами 2,3,5,7 и датчиком 9, затем второе кольцо 10. Кольцо 10 одевают на выступы 22 на корпусе 1. Закручивают опору 5 до соприкосновения ее шарнирной головки 6 с образцом 11 и

и дале до визуального совмещения оси корпуса 1 с осью образца 11. Вставляют полукольца 20 со стороны рабочих опор 2,3 и выворачивают опору 5, Теперь образец опирается на полу20 кольца 20, изготовленные так, чтобы при этом оси корпуса 1 и образца 11 совпадали. Далее задвигают рабочие опоры 2 и 3 до соприкосновения с выступами 21 на полукольцах 20 и фнк25 |СИруют их стопорными винтами 19. Вторая установочная опора 7 задвигается д6 соприкосновения упругой про- , кладки 8с образцом 11 и так.же фик35

40

сируется винтом 19. Немного довернув вокруг образца. После поворота тензо- JQ опору 5, вынимаем полукольца 20. Те- метра освобоя;аасм винт 17 и выворачи- перь осталось зажать стопорный винт ваем подвижную опору 5 из корпуса 1 18 и вывернуть, опору 5, корпус 1 при

этом ляжет на образец 11 рабочими опорами 2 и 3, посла чего устройство готово к измерениям.

Экономический эффект может быть получен за счет примерения тензометра при исследовании механических свойств анизотропных материалов. Применение предложенного устройства позволяет повысить точность и разрешающую способность прибора до tO,2 мкм, вместо 1 мкм у прототипа, а применение узла отсчета углов расширить технологические возможности за счет измерения угла поворота тензометра относительно выбранной нулевой линии. Дополнительный эффект получается за счет повьшения точности измерения путем стабилизации тензометра относительно плоскости измерения при повороте устройства при помощи связи шкалы и корпуса стержнем.параллельным оси образца. Окончательно эффект может быть получен за счет более оптимального проектирования конструкций из анизотропных материалоп с учетом

до соприкосновения рабочих опор 2,3 с телом образца 11. Таким образом, нагружая анизотропный образец в упругой области, можно построить диаграмму поперечных деформаций по его различным сечениям, а, используя одновременно датчик продольных удлинений образца, можем получить зависимость коэффициента Пуассона по периметру поперечного сечения образца 11. Точность полученной кривой будет зависеть от точности единичного замера (вдоль одной оси и обеспечивается в предлагаемом устройстве за счет применения высокоточных индукционных измерителей перемещения с системой их уравновешивания в виде ножевой и роликовой опоры с одной стороны образца, и за счет корректного сопряжения точек замера на кривой благодаря системе стабилизации корпуса тензометра при повороте в процессе всего , измерения, выполнен1гой в виде вязн корпуса 1 со шкапой 12 через жесткий стержень 15 и паз 16. г Для коаксиальной установки тензометра на образец применяются два ус45

50

55

всех полученных характеристик по не- Обходимым осям анизотропии, что осотановочных полукольца 20 t выступами 21. Перед установкой все опоры 2, 3, 5 и 7 и датчик 9 выставляются за- : подлицо с внутренней поверхностью

корпуса 1., Образец 11 закручивается до упора в основание 13. Затем последовательно одевают на образец: пер- I вое резиновое кольцо 10, корпус 1 с

.д опорами 2,3,5,7 и датчиком 9, затем второе кольцо 10. Кольцо 10 одевают на выступы 22 на корпусе 1. Закручивают опору 5 до соприкосновения ее шарнирной головки 6 с образцом 11 и

и дале до визуального совмещения оси корпуса 1 с осью образца 11. Вставляют полукольца 20 со стороны рабочих опор 2,3 и выворачивают опору 5, Теперь образец опирается на полу20 кольца 20, изготовленные так, чтобы при этом оси корпуса 1 и образца 11 совпадали. Далее задвигают рабочие опоры 2 и 3 до соприкосновения с выступами 21 на полукольцах 20 и фнк25 |СИруют их стопорными винтами 19. Вторая установочная опора 7 задвигается д6 соприкосновения упругой про- кладки 8с образцом 11 и так.же фик35

40

45

50

55

всех полученных характеристик по не- Обходимым осям анизотропии, что особенно существенно для монокри талли- ческих сплавов.

Формула изобретения

Устройство для измерения попереч- ных деформаций, содержащее тензометр для измерения поперечных деформаций, включаюошй корпус и средства его установки на оси образца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при снятии азимутальной

И

IS

Фм.1

в-а

д

Фuг,ff

зависимости поперечных деформаций анизотропных ма:терналов, в корпусе тензометра выполнен паз, расположенный в радиальной плоскостн, проходя- щей через ось образца,.а устройство

снабжено средством измерения углов поворота тензометра.вокруг оси образца, выполненным в виде поворотной шкалы и основания, закрепляемого на образце, и стержнем, один конец которог го жестко закреплен на поворотной шкале, а другой помещен в паз корпуса.

Б 6

/7

//

Фиг,

//

Фи1.