Устройство для измерения контактных давлений

 

Использование: для измерения нормальных и касательных контактных давлений грунта , сыпучих и пластичных материалов, действующих на поверхность строительной конструкции. Сущность: устройство содержит три или более воспринимающих давление элементов, соединенных с уплотнением между собой и корпусом и соединенных с тензопреобразователями, один из которых для измерения касательной, а другие - нормальной составляющих давления. Тензопреобразователи одним концом соединены с соответствующим элементом, а другими - с корпусом. Устройство позволяет измерять нормальные и касательные давления на рядом расположенных площадках. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4858937/33 (22) 10.08.90 (46) 2802.93. Бюл. М 8 (71) Центральный научно-исследовательский, экспериментальный и проектный институт по сельскому строительству (72) А.К.Куликов (56) Ширяева P.Ë, Исследования распределения касательных напряжений на контакте жесткой полосы с песчаным основанием, Тр. коорд; совещания по гидротехнике.вып.

III, ВНИИГ им.Б.Е,Веденеева, 1, 1962, Авторское свидетельство СССР

И- 851131, кл. Е 02 0 1/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1408259, кл, Е 02 D 1/00, 1988.

Изобретение относится к строительству, предназначено для измерения нормальных и касательных контактных давлений грунта, сыпучих и пластичных материалов, действующих на поверхность строительной конструкции и может быть использовано при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений.

Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение области примене.ния.

На фиг.1 показано устройство, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1.

Устройство содержит корпус 1, в котором жестко закреплены основания упругих элементов 2, 3, 4 (стержневого, в том числе

Ж», 1798431 А1 (ы)5 Е 02 0 1/00, G О1 3 1/22

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ДАВЛЕНИЙ (57) Использование: для измерения нормальных и касательных контактных давлений грунта, сыпучих и пластичных материалов, действующих на поверхность строительной конструкции. Сущность: устройство содержит три или более воспринимающих давление элементов, соединенных с уплотнением между собой и корпусом и соединенных с тензопреобразователями, один из которых для измерения касательной, а другие — нормальной составляющих давления, Тензопреобразователи одним концом соединены с соответствующим элементом, а другими— с корпусом, Устройство позволяет измерять нормальные и касательные давления на рядом расположенных площадках. 2 ил, в аиде полого цилиндра 2 и консольного

О типа 3,4). Упругие элементы могут быть различного типа, например; системы консольных балок, балки на двух опорах, спертые по . краям или периметру пластины, различные мембраны цилиндры и кольца постоянного и переменного сечения; конструкции с использованием механических, гидравличе- д ских, пневматических преобразователей перемещений и т.д.

На упругом элементе 2 размещены тензорезисторы 5-8, на упругих элементах 3 и

4 соответственно 9, 10 и 11,12. Тензорезисторы 5 и 6, 7 и 8 включены в два измерительных моста с целью температурной компенсации тензорезисторов vi избирательности измерения двух взаимно перпендикулярных составляющих произвольно ориентировайного в плоскости воспринимающего давления элемента l4 вектора касательных давлений. Тензорезисторы 9 и

10; 11 и 12 включены в два измерительных моста с целью температурной компенсации тензорезисторов и избирательности измерений двух различных значений нормальных давлений, действующих на различных воспринимающих давление элементах 13 и

15..

Воспринимающие давление элементы

13, 14 и 15 жестко крепятся к соответствующим упругим элементам 3, 2 и 4, например, резьбовым соединением 16.

Между элементами 13; 14 и 15, а также корпусом 1 установлены уплотняющие прокладки 17, 18 и 19.

Устройство работает следующим образом.

Под действием внешнего давления элементы t3, l4 и 15 перемещаются, вызывая соответственно в упругих элементах 3, 2 и 4 деформации, измеряемые тензорезисторами. При этом тензорезисторы 5, 6 и 7, 8 расположены взаимно перпендикулярно на внешней поверхности упругого элемента 2, измеряют деформации от касательных составляющих внешнего давления. Тензорезисторы 5 и 6 включены в плечи измерительного моста так, что этот мост реагирует только на деформации элемента 2, вызванные касательной составляющей внешнего давления и направлении

5-6. Соответственно тензарезисторы 7 и 8 в другом измерительном мосту реагируют только на касательную составляющую внешнего давления в направлении 7-8. Тензорезисторы 9 и 10, 11.и 12 включены в плечи измерительных мостов так, что измерительные мосты реагиру.от только на деформации элементов 3 и 4, вызываемые нормальными составляющими внешних давлений., Измеренные тензорезисторами 9 и 10, 11 и 12 величины нормальных давлений и измеренные тензорезисторами 5 и 6, 7 и 8 касательные давления используются для определения взаимосвязей нормальных и касательных контактных давлений, Вычислив среднюю величину составляющей давления из двух измеренных тензорезисторами 9 и 10, 11 и 12, с учетом двух составляющих давления, измеренных тензорезисторами 5 и 6, 7 и 8 определяются три .взаимно перпендикулярные составляющие

° произвольно ориентированного в пространстве вектора внешнего контактного давления,, При необходимости измерения нормального давления более чем по двум площадках.в устройстве вместо прикрепленных к двум упругим элементам 3 и 4 соответст5 вующих воспринимающих давление элементов 13 и 15 будут установлены равные им по суммарной площади три и более воспринимающих давление элемента, прикрепленных соответственно к трем и более упругим

10 элементам, основания которых закреплены в корпусе.

Для определения давления при динамических нагрузках воспринимающие давление элементы 13, 14 и 15 должны быть

"5 жестко соединены со своими упругими элементами 3, 2 и 4, а последние жестко соединены соответствующей частью с корпусом.

С целью повышения точности измерения нормальных и касательных давлений в

20 устройстве блок из элементов l3., 14 и 15 может быть заменен на блок с другими по площади элементами, наиболее .оптимальными для решаемой задачи.

Измерение нормальных и касательных

25 давлений на рядом расположенных площадках позволяет повысить точность определения эпюр контактныхдавлений и расширить диапазон исследуемых задач. Применение устройства позволяет снизить затраты на

30 проведение экспериментов с исследованием изменения контактных давлений на 2530%. Формула изобретения

35 Устройство для измерения контактных давлений, содержащее два воспринимающих давление элемента, установленные с уплотнением между собой и корпусом и соединенные с тензопреобразователями для

40 измерения соответственно касательной и . нормальной составляющих давления, выполненных в виде упругих элементов с тензорезисторами и размещенных между корпусом и воспринимающими давление

45 элементами, с которыми жестко соединены соответствующими частями, о т л и ч à ющ е е с я тем; что, с целью повышения точности измерения и расширения области. применения, оно снабжено одним или более

50 дополнительными тензопреобразователями для измерения нормальной составляющей давления, соединенными с таким же количеством воспринимающих давление элементов, установленных с .уплотнением

55 между собой, корпусом и двумя другими воспринимающими давление элементами, площадь которых выполнена уменьшенной на величину площади дополнительных элементов, 1798431

Составитель А. Куликов

Редактор Л. Павлова Техред М. Моргентал Корректор E..Папп

Заказ 755 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101