Устройство для определения напряженного состояния легкодеформируемой среды Советский патент 1991 года по МПК G01B7/18 

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения напряженного состояния легкодеформируемой среды, например грунTOF3.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1,

Устройство для определения напряженного состояния лсгкодеформируемой среды состоит из жесткого основания 1, на котором установлены две зеркально расположенные по отношению друг к другу независимые упругие системы. Одна из них состоит из криволинейной тензобалочки 2, соединенной шарнирно при помощи оси 3 с основанием 1 и стойки 4, шарнирно соединенной с тонзобалочкой2 посредством оси 5, а с основанием 1 -через ось 6. Другая сие тема ynprinx элементов состоит из криволинейной тензобалочки 7, соединенной шарнирно с основанием 1 при помощи оси 8 и стойки 9, шарнирно соединенной с тен- зобэлочкой 7 посредством оси 10. а основанием 1 - через ось 6. Обе стойки А и 9 расположены параллельно друг другу и перпендикулярно основанию 1, являющемуся базой тензометра. На криволинейных тен- зобалочках 2 и 7 в фиксированных точках установлены тензопреобразоватсли 11 (не менее двух на каждой тензобалочкс), а на каждой стойке Л и 10 по центру установлены не менее одного тензопреобразователя 11.

На основании 1 устройства предусмотрены отверстия 12 для крепления его к штампу.

Устройство работает следующим образом.

Основание 1 прикрепляется винтами через отверстия 12 к заглубляемой в грунт поверхности инвентора, например, к подо-, шое штампа. При перемещении штампа в легкодсформируемой среде (например, песок, ил, торф), последняя воздействует на криволинейные балочки 2 и 7 устройства, вызывая в них продопыные напряжения (7Nj, соизмеримые с напряжениями в среде.

Рассмотрим работу каждой упругой системы устройства в отдельности.

Напряженное состояние можно описать известными зависимостями и соотношениями, полученными расчетным путем и экспорт-ментально. Так, п местах установки тензопреобразователей 11 с фиксированными углами /, значение продольного напряжения ON, получают из следующей зариспмос и:

fJN, -Ј-B A+t cos 2 (/,-#), (1)

где , 2 - число закрепленных тензопреобразователей;

р , В, Fn - радиус кривизны, ширина и

площадь поперечного сечения криволинейной балочки;

ГЛ -03

I QI + а3

Лгv -

2 2

0(7i и аз - главные максимальные и минимальные напряжения;

О- угловая координата о. При этом шарнирное соединение осью 5 криволинейной тензобалочки 2 со стойкой

5 4 и их крепление осями 3 и 6 к основанию 1 тензометра обеспечивает статическую определимость всей системы, а в стойке 4 обеспечивает появление сжимающих напряжений (для избежания возникновения

0 изгибных напряжений в стойке 4 при потере устойчивости, поперечное сечение стойки имеет вид швеллера). Пренебрегая чрезвычайно малыми отклонениями стойки 4 от перпендикулярности к основанию 1 тензо5 метра вследствие изгибных деформаций криволинейной балочки 2,получают величину сжимающих напряжений в стойке ((7Сж):

7oK - A-vsln20,(2)

пРст

где FCT - площадь поперечного сечения

стойки.

Решение системы уравнений (1)и (2) при определенных значениях 7Ni и 7Ki2 по покаJ. заниям двух любых тензопреобразователей установленных на криволинейной балочке и определенном значении (7СЖ, позволяет определить известным способом величины (71, Оз и в, полностью характеризующие плоQ скоё напряженное состояние легкодеформируемой среды. Подобное решение справедливо и для другой упругой системы в виде криволинейной балочки 1 и стойки 9. Уравнение (1) получено из условия нес прерывного распределения контактных напряженийвдольповерхностикриволинейной балочки Если устройство с криволинейной поверхностью упругого элемента перемещается вместе со штампом в

Q легкодеформируемой среде в направлении, несовпадающем с нормалью к основанию тензометра, и вектор перемещения касате- лен к поверхности криволинейной балочки. то ниже точки касания находится область

е разрыва контакта криволинейной балочки тензометра со средой, имеющей слабые восстанавливающие деформации и, следовательно, использование уравнения (1) невозможно В предлагаемом устройстве одна из независимых систем ynpyinx элементов

в этом случае при любой траектории перемещения устойчива контактирует со средой деформирования вдоль всей поверхности криволинейной тензобалочки. Выбор измеряемой упругой системы из имеющихся в устройстве определяется по максимальному значению сжимающего напряжения в стойках 4 и 9.

Устройство должно занимать такую малую область пространства, чтобы а, 7з и в не зависели от координаты внутри этой области, жесткость элементов упругой системы устройства должна превышать жесткость деформируемой среды.

Технико-экономическая эффективность 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 обратных восстанавливающих деформаций.

Формула изобретения

Устройство для определения напряженного состояния легкодеформируемой среды, содержащее жесткое основание. симметричный криволинейный упругий эле0 мент с тензорезисторами. шарнирно соеди ненный концами с основанием, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, криволинейный упругий элемент разрезан по плоскости симметрии, а устрой5 ство снабжено двумя тензоэлементами шарнирно соединенными и шарнирно соединяющими образованные после разрезки концы криволинейного элемента с основанием.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения напряженного состояния легкодеформируемой среды, например грунтов Цель изобретения - повышение точности Устройство состоит из двух криволинейных гензобалочек 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 тензопреоб- разователей и их анализ производится известными устройствами Такое решение позволяет определить величину и направление действия напряжений с максимальной точностью 3 ил

Фие-Z

v%

Фиг.З