ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Измерение механических напряжений и давлений из "Измерения при теплотехнических исследованиях " Экспериментальный анализ прочностных свойств элементов конструкций целиком основан на определении величины и характера распределения механических напряжений в деталях, воспринимающих нагрузки. Непосредственное измерение местных (а не средних) напряжений в реальных сложных конструкциях осуществить невозможно, потому что, по определению, напряжение представляет собой производную величину, вычисляемую через отношение действующей силы к единице площади сечения, перпендикулярного действию силы. Поэтому значения напряжений определяются обычно путем измерения деформаций и последующего вычисления искомых напряжений на основании известного соотношения между этими величинами. [c.253] Коэффициент пропорциональности Мбжду напряжением а и относительной деформацией I = АНI (здесь I — база расстояние между двумя точками детали до нагрузки А/ — абсолютная деформация под нагрузкой), устанавливаемый законом Гука, ювестен как модуль упругости материала, или модуль Юнга а = Е/. Отсюда видно, что для определения локальных напряжений необходимо измерять абсолютную деформацию на наименьшей возможной базе и, следовательно, первичный преобразователь измерителя деформации должен иметь очень малые размеры. Если учесть при этом необходимость измерений в статическом и динамическом режимах, то первичный преобразователь должен также обладать высокой чувствительностью и незначительной массой. [c.254] Практически наблюдается чувствительность выше 2, что свидетельствует об изменении удельного сопротивления при изменении геометрических размеров проволоки. Для того чтобы судить о порядке реальной величины Пщ в табл. 26 приведены примерные значения чувствительности к деформации некоторых материалов в твердотянутом и отожженном состояниях [168]. [c.255] Наиболее благоприятным сочетанием свойств обладают сплавы, типа константана. Кроме широкого диапазона почти равномерной чувствительности они имеют низкие температурные коэффициенты сопротивления и линейного расширения ( 10 ), но их не следует применять при температурах, превышающих 400° С, во избежание коррозии. Сплавы типа нихром могут быть использованы при температурах вплоть до 1200° С, обычно они прочнее, чем константан. Известны случаи использования сплавов платины с вольфрамом в тензометрах с ненаклеенными проволочными решетками из-за высокой прочности —2 10 Н/мм ) и чувствительности. [c.256] Наиболее распространенные формы тензометрических преобразователей показаны на рис. 79. Плоская решетка позволяет приблизить проволочки к поверхности деформируемой детали. При этом повышается стабильность тензометра (уменьшается гистерезис и ползучесть), что особенно проявляется при измерениях деформаций тонких деталей. Наматываемый тензометр несколько проще в изготовлении, особенно при малых размерах решеток. [c.256] Преобразователь из травленой фольги имеет определенные преимущества перед проволочными конструкциями. Высокое отношение площади поверхности к поперечному сечению отдельных проводников улучшает теплоотдачу и повышает допустимую плотность тока, если только деталь, к которой прикреплен фольговый тензометр, не обладает очень малой теплоемкостью. Очень интересным вариантом фольгового тензометра является так называемый переносимый, предназначенный для использования при повышенных температурах среды. В этом случае решетка изготовляется на временной подложке, затем в процессе переноса решетки на деталь, предварительно покрытую температуростойким керамическим цементом, подложка удаляется и решетка покрывается защитным материалом. [c.257] В последние годы стал применяться еще один способ изготовления решеток тензопреобразователей, заключающийся в вакуумной возгонке тензочувствительного материала и последующей его конденсации на подложку такие тензометры получили название пленочных. Для изготовления фольговых и пленочных тензопреобразователей, кроме указанных выше, применяются и другие материалы, например титано-алюминиевый сплав 48Т-2, а также ряд полупроводниковых материалов [44], например соединения германия, кремния, висмута и др. [c.257] Тензометрические проволочные преобразователи обычно обладают чувствительностью, на 25—30% меньшей, чем чувствительность материала. Это объясняется тем, что при изготовлении решеток в местах закруглений проволоки образуются участки, не воспринимающие деформации в направлении оси базы очевидно, что влияние этих участков уменьшается с увеличением базы. Кроме того, на этих участках появляется чувствительность к составляющим напряжения, перпендикулярным оси преобразователя. У фольговых и пленочных преобразователей для исключения указанного эффекта в местах поворота сечение проводника значительно увеличивается. [c.257] Температурная компенсация, легко достигается устано вкой преобразователей по третьей схеме рис. 80, так как деформа ции растяжения и сжатия при кручении всегда равны. [c.259] В некоторых случаях невозможно обеспечить одинаковую температуру в местах установки двух тензопреобразователей, тогда имеет смысл использование так называемых самокомпенсирующихся тензоэлементов. Решетка таких преобразователей выполняется из двух проволок разных материалов, соединенных последовательно. Выбором материала и длины этих проволок в принципе можно добиться, чтобы увеличение сопротивления одной проволоки под действием температуры исключалось бы уменьшением сопротивления другой проволоки с отрицательным температурным коэффициентом. Самокомпенсирующиеся тензометры изготовляют из медноникелевых и никелевых проволок, соединяемых последовательно. [c.259] Погрешности тензометрических измерителей деформаций тесно связаны с возможностью их градуирования. Если рабочий преобразователь по условиям эксплуатации невозможно проградуировать на месте установки, то погрешность, вызванная неидентичностью элементов и качеством их приклейки, может составлять 1—5% даже при весьма тщательной приклейке, а общая погрешность прибора может достигать 10—15%. [c.260] Для снижения последней величины производится градуирование измерительной системы с включенным рабочим тензопреобразовате-лембез его силовой нагрузки. Такое градуирование можно осуществлять двумя методами. [c.260] Другой метод заключается в использовании градуировочной балочки, на которой монтируется один или два тензоэлемента взаимозаменяемые с рабочими элементами и Н 2 (рис. 82, б). Прогиб балочки подсчитывается по известным формулам для изгиба консольных балок в зависимости от приложенного усилия. В процессе градуирования балочку нагружают различными силами и регистируют значения выходного сигнала всей измерительной цепи. При создании переменной во времени нагрузки можно снимать опытные амплитудно-частотные характеристики цепи. [c.262] Кроме непосредственного определения деформации наклеиваемые тензопреобразователи широко используются для измерения нагрузок, усилий, крутящих моментов, давлений, температур и других физических величин, действие которых может быть преобразовано в малые перемещения (прогибы). При этом в качестве предварительных преобразователей применяются различные упругие элементы с укрепленными на них тензопреобразователями. Сведения о конструкциях подобных устройств и их технические характеристики приведены в [3 ]. [c.262] Вернуться к основной статье