Способ определения продольных усилий в трубчатых элементах

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()949358 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву -. (22) заявлено 29.! 2. 78 (21) 2703625/18-10 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 L 1/22

1ааударатааииый камитат

CCCI ию делан иэобретеиий и атирыткй (53) УДК 531. 781 (088.8) Опубликовано 07. 08. 82. Бюллетень И 29

Дата опубликования описания 07.08.82 (72) Авторы изобретения

В. Г. Повх и А. В. Шестаков

Хабаровский институт инженеров железнодераиицасц транспорта (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ УСИЛИЙ

В ТРУБ4АТЬ% ЭЛЕМЕНТАХ

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 элементах конструкций при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающийся в том, что измеряют величины отно-. сительной продольной и относительной поперечной деформаций, суммируют их и по полученной сумме судят о величине продольного усилия С13.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет измерять продольные усилия в трубчатых 20 стержневых элементах при одновременном воздействии внешней осевой нагрузки и внутреннего давления, например давления сжатого газа, так как каж2

;дый 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 внутреннего давления.

949358 указанная цель достигается тем, что согласно способу определения продольных усилий в трубчатых элементах при воздействии внешней осевой нагрузки, заключающемуся в том, что S измеряют величины относительных продольных и поперечных деформаций и суммируют их, определяют отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной при воздейст10 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 давлении в нем, последний, находясь в ли- нейном напряженном состоянии, получает в продольном направлении деформа- 20 цию одного знака, а в поперечном другого. По абсолютной величине эти деформации также различны, причем отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной 2$ является величиной постоянной для данного материала и определяется коэффициентом поперечной деформации, или коэффициентом Пуанссона, показывающим, какую часть от продольной де- З0 формации составляет поперечная. Сумма сигналов от измеряющих относительную продольную и относительную поперечную деформации тензорезисторов характеризует величину продольного уси- 35 лия, вызванного внешней осевой нагрузкой.

При переменном воздействии на трубчатый элемент лишь внутреннего давления и неизменной внешней осевой нагрузке материал трубы испытывает плоское напряженное состояние. Относительная продольная и относительная поперечная деформации в этом случае различны по абсолютной величине и имеют одинаковые знаки. Разность сигналов от измеряющих деформаций тензорезисторов характеризует величину продольного усилия, вызванного действи50 ем 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 поперечную 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 ориентирован в продольном, а другой в поперечном направлениях, и включают их в смежные плечи измерительной мостовой схемы, причем перед установкой тензорезисторов определяют теоретически или экспериментально отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной на поверхности трубчатого элемента в месте установки тензорезисторов при действии в нем лишь внутреннего давления.

Измерение продольной и поперечной деформаций в соотношении, равном обратной величине полученного отношения, осуществляют путем частичной приклейки поперечноге тензорезистора при полной приклейке продольного или путем передачи продольному тензорезистору увеличенной при помощи механических рычажных систем деформации при полной приклейке поперечного тензорезистора.

При измерении продольной и поперечной деформаций в указанном соотношении, а не полных их значений, 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

Формула изобретения

Составитель С. Шматало

Редактор С, Патрушева Техред М.Надь Корректор Н. Король

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5729/24

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 94935 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 отношению к изменению внутреннего давления и осуществляют выделение сигнала, характеризующего продольное усилие в трубчатом элементе лишь от действия внешней осевой нагрузки.

fl p и м е р. Производят измерение продольного усилия в амортизационной стойке вертолета, имеющей трубчатую форму с кольцевым поперечным сечением. Теоретически найденное отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной для цилиндрического участка стойки равно 4,25. Продольный тензорезистор с базой ФОО мм приклеивают полностью, а поперечный — лишь на 1/4,Щ часть д базы, равную 23,5 мм. Тенэорезисторы включают в полумостовую схему и подключают к автоматическому измерителю деформаций типа АИ-1. Произведенный по шкале измерителя отсчет при давле- щ нии внутри стойки 12 кгс/см и отсутствии внешней осевой нагрузки соответствует показанию стрелок 482. При увеличении давления до 30 кгс/см отсчет практически не изменяется, что свидетельствует о надежной автоматической балансировке полумоста при изменении внутреннего давления. После этого была приложена внешняя осевая сжимающая нагрузка в 1000 кгс через образцовый динамометр. Произведенный при этом отсчет по шкале измерителя соответствует показанию стрелок

455. Т.. е. внешняя осевая нагрузка в

1000 кгс соответствует приращению

8 6 отсчета в 482-455=28 делений измерителя деформаций при цене деления — — 35,7 кгс, что свидетельствует о 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.

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 внутреннего давления, 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 экспертизе

Авторское свидетельство СССР

11 69316, кл. G 01 L 1/22. 18.04.46.

2. Ренский А. Б. и др. Тензометрирование строительных конструкций и материалов. И., "Стройиздат", 1977, с. 66 (прототип).