Датчик многовенных значений механических напряжений в образце Советский патент 1979 года по МПК G01L1/24 G01P3/52 

1

Изобретение относится к измерительным устройствам экспериментальной механики для определения мгновенных зна- чений механических напряжений, возникающих в деформируемых твердых телах при импульсном воздействии, в результате которого в объекте возбуйодается волна напряжений.

Известны датчики для определения . мгновенных значений механических напряжений, построенные по принципу включения преобразователя (упругий динамометр, пьезоэлемент, по;1яризованная пленка) последовательно с исследуемым объектом в направлении распространения волны ij. Однако такое выключение преобразователей нарушает физическую и геометрическую однородность объекта, что приводит к искажению исследуемого волнового процесса и не позволяет производить синхронную регистрацию напряжений и деформаций в одном сечении образца, необходимую для определения диаграммы деформирования материала при

импульсном нагружении. Наиболее близким к изобретению по техничес1 ой сущности является индукционный датчик скорости, проводящий контур которого жестко связан с поверхностью объекта в контрольной точке и движется вместе с ней под действием волны напряжений в постоянном магнитном поле 2. Контур датчика изготовлен из тонкой проволоки, и его малая масса, присоединенная к поверхности, практически не влияет на движение объекта. Однако ЭДС индукции, возникающая в контуре, такого датчика, пропорциональна скорости движения,-а не величине механических напряжений, дейст5вующих в контрольной точке исследуемого объекта.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности импульсных измерений при определении механических

0 напряжений в контрольной точке испытуемого образца за счет исключения нарушений физической и геометрической однородности испытуемого объекта. В описы- 3( ваемом датчике мгновоиш.и пиачоикй механических нпп)яжо11ий 1 образце, содержащем источник ПОСТОЯННОГО MarjiMTHOro поля и намотанный н« испытуемый образец инцуктивнь й контур, это достигается тем, что в нем контур выполнен в вине ряда последовательно соединенных сек ций обмотки, расположенных на длине об разца, равной длине исслеауемой части волны, а начало контура совмещено с контрольной точкой испытуемого образца На фиг. 1 представлена конструктив ная схема описываемого аатчика°, на фиг 2 - разрез на фиг. 1. Датчик содержит контур 1, образован ный однослойной катушкой тонкого изоли рованного провода, витки которого обхва тьшают исследуемый стержень 2 и неподвижную планку 3. Планка соединена со стержнем оправкой 4, расположенной на конце стержня, противоположном ружаемому. Участки витков, прилегающи к поверхности стержня 2 и планке 3, закреплены клеем (например, БФ-2). Стержень 2 с планкой 3 и катушкой по« мещен между полюсами призматических магнитов 5 и 6, так, что контур 1 дат чика находится в постоянном магнитном поле В (Х) const Секции контура вкл чены так, что напряжение индукции Е в контуре разно сумме ЭДС, возникающих в каждом злементе а t.ts-BrteJvCX ldX, (1) Ct где X продольная коораината; t время; В индукция, магнитного поля h - число элементов; длина рабочей части апемента контура| с скорость распространения продольной упругой волны в материале объекта О -- координата начала контура; V - скорость движения элемента контура. Уравнение одновременного движения материала объекта позволяет определять механические напряжения в сечении Б виде а G(a,t)::p Jv(x,-t)c3X, (2) где р плотность недеформироваиного материала. На основании выражений (1) и (2) завксимость между напряжениями в конт 74 ольной точке и сигналом а-Пчикм можно редставить в виде ff(a,t)--K-|f где К - коэффициент преобразования датчика. Указанная формула справедлива в интejJвaлe времени fc $ , где L - база датчика, определяемая длиной намотки катушки. При приложении к левому торцу стержня импульса PC-fc) в нем возбуждается волна напряжений, распространяющаяся в направлении оси ОХ. ЭДС индукции возникает только в той части каждого витка, которая приклеена к стержню 2, так как участки витка между стержнем и планкой 3 при своем движении не пересекают магнитные силовые линии поля. Значение механического напряжения в контрольном сечении Х-Й , совпадающе м с первым- витком катушки, определяется. в соотношении с формулой (.2) путем дифференцирования г}о времени сигнала датчика. Калибровка датчика - определение коэффициента К в форму; е (3) производится путем сравнения амплитуды дифференцированного сигнала индукционного датчика с известной величиной амплитуды импульса механических напряжений, действующих в контрольном сечении объекта. Последние могут быть определены, например,, с помощью тензорезистора 7 при упругом напряжении объекта. Испытаниядатчика показали его удовлетворительные метрологические свойства, надежность и простоту конструкции и возможность повышения точности и достоверности измерений в условиях импульсного нагружения при проведении физических исследований и определении механических свойств материалов. Формула изобретения Датчик мгновенных значений механических напряжений в образце, содержащий неподвижный источник постоянного магнитного поля и намотанный на испытуемый образец индукционный контур, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений при определении механических напряжений в контрольной точке испытуемого образца, контур выполнен в виде ряда последовательно соеди5пенных секций обмотки, распш ожьн1и. на цлине образца, рапной длине исследуемой части BomiF.,, а начало контура совмещено с контрольной точкой испыту емого образца. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. CTOII.J.SIOB г. в, О метопике регистрации уируго.пластич8ских волн напряжений в твердых телах с помощью диэлектрического датчика. Сб. Проблемы прочности , 1972. № 10, с. 86-89. 2.Ripperg-er E.A.Roikeev ь.лл. Measurement о Part-iege VeE.oc-ities AsSociatedwith Propaocxiino in BarsExp.Mecii.,f963,,V°3.

место npuff/ieej/fu