Способ определения поперечной нагрузки на брус Советский патент 1980 года по МПК G01L1/22 G01L1/04 

1

Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано при -измерении перерезывающих сил и изгибающих моментов, возникающих в деталях машин, например в валах.

Известны способы измерения внутренних усилий в брусе, заключающиеся в регистрации перемещений, прогибов или углов поворота сечений на концах измерительного участка ,1, 2.

Их недостатком является невысокая точность измерений, так как фактически этими способами определяется стрела прогиба в средней части базы измерения, которая связана с перерезывающей силой и изгибающим моментом сложной неоднозначной функциональной зависимостью.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения поперечной нагрузки, заключающийся в регистрации относительного прогиба и угловых перемещений сечений на концах измерительного участка бруса в системе координат, жестко связанной с его продольной осью в недеформированном состоянии, с последующим вычислением величины нагрузки ,3.

Этот способ измерений также недостаточно точен из-за сложности его, так как требуется регистрация четырех параметров - углов поворота и линейных перемещений на двух концах измерительного участка бруса.

Целью изобретения является повышение точности определения поперечной нагрузки. 5 Эта цель достигается тем, что при регистрации изгибных деформаций на концах измеряют угол поворота центральных частей поперечных сечений этих концов относительно друг друга; измеряют перемещение центра 10 тяжести одного поперечного сечения относительно нормали к центру тяжести второго и по их сумме судят о величине поперечной нагрузки.

15 На фиг. 1 схематически показаны упругая линия бруса и поперечные сечения на концах измерительного участка; на фиг. 2- консольный брус, нагруженный на конце силой Р.

20 На чертежах обозначены упругая линия 1 бруса, поперечные сечения 2 и 3 на концах измерительного участка А-Б, нормаль 4 к сечению 2 в его центре тяжести, сила Р, приложенная к брусу, относительный угол ф поворота центральных частей поперечных сечений 2 и 3, относительное перемещение б центра тяжести сечения 3 и нормали 4 под действием силы Р, перерезывающая сила Q, изгибающий момент ЛТд

30 в сечении А. Сущность изобретения заключается в следующем. Из теории упругости известна зависимость перемещения б и угла поворота ф под действием силы Р от параметров бруса. Например, для прямоугольного бруса PLa Ра 2/G аёТ участка где а - длина измерительного АВ - база измерения; с - полувысота сечения бруса; El - жесткость на изгиб бруса; G - модуль сдвига материала бруса; L - расстояние между точкой приложения силы Р и точкой Л измерительного участка. Составляющие поперечной нагрузки в сечении 2 - перерезывающая сила Q P и изгибающий момент М -PL связаны с измеряемыми величинами б и ф через соответствующие масштабные коэффициенты Масштабные коэффициенты предварительно определяются экспериментально при тарировке или теоретически по известным из теорий изгиба формулам для данной конкретной форйы бруса. Подставив выражения (I) в уравнения (2), получим: П - J ( Д Ра jT г гч г1 г-1 г - + Приняв ./2.«...f(, п, 35 40 45 50 55 Найдем: 1+6 Х- 6 /V«2 G Соответствующим выбором масштабного коэффициента можно измерять изгибающий момент не только на измерительном участке, но и за его пределами, например, если необходимо измерить изгибающий момент М.-P(L-LI) в сечении, удаленном от точки приложения поперечной силы Р на расстояние L-Lj, то L, + 3 1ii+3 - а G Аи-2 Таким образом, предлагаемый способ определения поперечной нагрузки позволяет уменьшить число необходимых измерений до двух, что упрощает процесс определения нагрузки и повышает точность. Формула изобретения Способ определения поперечной нагрузки на брус, заключающийся в измерении изгибных деформаций на концах измерительного участка, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измеряют угол поворота центральных частей поперечных сечений концов измерительного участка бруса относительно друг друга, измеряют перемещение центра тяжести одного поперечного сечения относительно нормали к центру тяжести второго, и по их сумме судят о величине поперечной нагрузки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авдеев Б. А. Испытательные мащины и приборы. М., Машгиз, 1957, с. 176. 2.Патент США № 3390575, кл. 73-141, опублик. 1968. 3.Справочник машиностроителя. Под ред. С. В. Серенка. М., ГНТИМЛ, 1962, с. 572 (прототип).