Способ определения продольных усилий в трубчатых элементах Советский патент 1982 года по МПК G01L1/22 

() СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ УСИЛИЙ . В ТРУБЧАТЫХ- ЭЛЕМЕНТАХ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения продольных усилий в трубах и цилиндрических резервуарах при одновременном воздействии внешней осевой нагрузки и внутреннего давления без нарушения их целостности.

Известен способ определения Продольных усилий в сплошных стержневых |Q элементах конструкций при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающийся в том, что измеряют величины относительной продольной и относительной поперечной деформаций, суммируют их и по полученной сумме судят о величине продольного усилия СП.

Недостаток известного способа состоит в том, что он на позволяет измерять продольные усилия в трубчатых 20 стержневых элементах при одновременном воздействии внешней осевой нагрузки и внутреннего давления, например давления сжатого газа, так как из этих двух компонентов вносит свою составляющую в величины продольной и поперечной деформаций.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения продольных усилий в трубчатых элементах при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающийся в том, что измеряют величины относительных продольных и поперечных деформаций и суммируют их 2.

Недостаток этого способа состоит в том, что он также не позволяет точно определить продольное усилие в трубчатом элементе, вызванное внешней осевой нагрузкой, при одновременном действии на трубчатый элемент внешней осевой нагрузки и внутреннего давления.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения влияния на результаты измерения внут.реннего давления.

39 49358

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения продольных усилий в трубчатых элементах при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающемуся в том, что 5 измеряют величины относительных продольных и поперечных деформаций и суммируют их, определяют отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной при воздейст о

ВИИ лишь внутреннего давления, а продольную и поперечную деформации измеряют в соотношении, равном обратной величине полученного отношения. При переменном воздействии на труб чатый элемент лишь внешней осевой нагрузки и неизменном внутреннем давлекии в нем, последний, находясь в линейном напряженном состоянии, получает в продольном направлении деформацию одного -знака,а в поперечном другого. По абсолютной величине эти деформации также различны, причем отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной является величиной постоянной для данного материала и определяется коэффициентом поперечной деформации, или коэффициентом Пуанссона, показывеющим, какую часть от продольной деформации составляет поперечная. Сумма сигналов от измеряющих относительную продольную и относительную поперечную деформации тензорезисторов характеризует величину продольного усиЛИЯ, вызванного внешней осевой нагруз кой . При переменном воздействии на труб чатый элемент лишь внутреннего давления и неизменной внешней осевой нагрузке материал трубы испытывает плос кое напряженное состояние. Относительная продольная и относительная поперечная деформации в этом случае различны по абсолютной величине и имеют одинаковые знаки. Разность cvii налов от измеряющих деформаций тензорезисторов характеризует величину про дольного усилия, вызванного действием внутреннего давления в трубчатом элементе. При одновременном воздействии на трубчатый элемент внешней осевой на-, грузки и внутреннего давления суммар ный сигнал от измеряющих относительную продольную и относительную попереч-ную деформации тензорезисторов

характеризует продольное усилие в трубчатом элементе от совместного действия внешней осевой нагрузки и внутреннего давления. . При реализации предлагаемого способа измерения продольных усилий на поверхность исследуемого трубчатого элемента наклеивают измерительные тензорезисторы, один из которых орив поперечном направлениях, и включают их в смежные плечи измерительной мостовой схемы, причем перед установкой тензорезисторов определяют теоретиентирован в продольном, а другой чески или экспериментально отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной на поверхности трубчатого элемента в месте установки тензорезисторое при действии в нем лишь внутреннего давления. Измерение продольной и поперечной деформаций в соотношении, равном обратной величине полученного отношения, осуществляют путем частичной приклейки поперечного тензорезистора при полной приклейке продольного или путем передачи продольному тензорезистору увеличенной при помощи механических рычажных систем деформации зо при полной приклейке поперечного тен зорезистора. При измерении продольной и поперечной деформаций в указанном соотношении, а не полных их значении, как В известном способе, относительные изменения сопротивлений продольного и поперечного тензорезисторов при изменении внутреннего давления всегда остаются равными между собой. При изменении внутреннего давления продольная и поперечная деформации и соответствующие им изменения сопротивлений тензорезисторов имеют одинаковые знаки, при этом тензорезисторы либо оба сжаты, либо оба растянуты. Вследствие равенства относительного изменения сопротивлений продольного и поперечного тензорезисторов и одинаковости знаков измерительный мост работает на вычитание сигналов и является сбалансированным по отношению к изменению внутреннего давления (при измерении деформаций в указанном соотношении) . В то же время при воздействии внешней осевой нагрузки изменения сопротивлений продольного и поперечного тензорезисторов всегда имеют разные знаки независимо от величины их абсолютных значений. Измерительный мост работает на сложение сигналов и выдает сигнал, пропорциональный внешней осевой нагрузке. Таким образом, при одновременном измерении продольной и поперечной деформаций в указанном соотношении обеспечивают автоматическую балансировку измерительного моста по отно шению к изменению внутреннего давления и осуществляют выделение сигнала, характеризующего продольное усилие в трубчатом элементе лишь от действия внешней осевой нагрузки. Пример. Производят измерение продольного усилия в амортизационной стойке вертолета, имеющей труб чатую форму с кольцевым поперечным сечением. Теоретически найденное отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной для цилиндрического участка стойки равно ,25- Продольный тензорезистор с базой 600 мм приклеивают полностью а поперечный - лишь на1/4Д5 часть базы, равную 23,5 мм. Тензорезисторы включают в полумостовую схему и подключают к автоматическому измерителю деформаций типа АИ-1. Произведенный по шкале измерителя отсчет при давле НИИ внутри стойки 12 кгс/см и отсутс вии внешней осевой нагрузки соответствует показанию стрелок 82. При увеличении давления до 30 кгс/см отсчет практически не изменяется, что свидетельствует о надежной автоматической балансировке полумоста при изменении внутреннего давления. Посл этого была приложена внешняя осевая сжимающая нагрузка в 1000 кгс через образцовый динамометр. Произведенный при этом отсчет по шкале измерителя соответствует показанию стрелок kSS т.. е. внешняя осевая нагрузка в 1000 кгс соответствует приращению 9 8 отсчета в делений измерителя деформаций при цене деления 35,7 кгс, что свидетельствует о выделении сигнала, характеризующего внешнюю осевую нагрузку, удовлетворительной точности измерений. Применение предлагаемого способа определения продольных усилий в трубчатых элементах позволяет производить измерение продольного усилия в трубчатом элементе от действия внешней осевой нагрузки как при постоянном, так и при переменном давлении внутри этого элемента без нарушения его целостности. Формула изобретения Способ определения продольных усилий в трубчатых элементах при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающийся в том, что измеряют величины относительных продольных и поперечных деформаций и суммируют их, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния на результаты измерения внутреннегодавления, определяют отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной при воздействии лишь внутреннего давления, а продольную и поперечную деформации измеряют в соотношении, равном обратной величине полученного отношения. Источники информации, принятые во внимание при эксг)ертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 69316, кл. G 01 L 1/22, 18.04.+6. 2.Ренский А. Б. и др. Тензометрирование строительных конструкций и материалов. М., Стройиздат, 1977, с. 66 (прототип).