Феодосьев В.И. Сопротивление материалов 1986 г. (1240839), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Тензометр МИЛ (рис. 470) имеет базу 100 мм и является шарнирно-рычажным. Это — сдвоенный тензометр, устанавливающийся на образце при помощи пружинного зажима. Нижняя опора 1 является неподвижной, верхняя же представляет одно целое с рычагом 2. Перемещение нижнего конца этого рычага передается планке 3, а от пеев стрелке 4. При помощи винта 5 имеется возможность приводить стрелку перед экспериментом в нулевое положение.
Если деформации образца велики настолько, что стрелка выходит за пределы шкалы, тем же винтом можно вернуть В В4. ИЗМЕРЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ 467 стрелку в исходное положение и во время опыта. Увеличение тензометра МИЛ равно 500. В тензометре Бояршинова (рис. 471) вместо механических шарниров применен упругий шарнир, состоящий из двух плоских пружин 1, 2. Алюминиевые детали 3, 4 поворачиваются при растяжении образца относительно точки пересечения пружин.
Упругий шарнир обладает тем преимуществом, что не имеет зоны застоя, которая характерна для Рас. 470 обычных механических шарниров вследствие наличия сухого трения. Тензометр имеет два стальных каленых ножа 5, б, которыми он прижимается к образцу при помощи винтов 7. В момент установки прибор арретируется (запирается) при помощи штифта 5, соединяющего наглухо детали Ю, 4. Отсчет деформаций ведется при помощи индикаторов 9. Тензометром Бояршинова можно производить отсчеты без перестановки шкалы в пределах деформаций, достигающих 4В/В.
Таким широким диапазоном измерения другие 493 ГЛ. !«МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ тензометры не обладают. База тензометра (=50 мм, увеличение около 500. При замере деформации образцов, испытываемых на растяжение и сжатие, отлично зарекомендовал себя тензометр Лихарева с «гидравлическим рычагом» (рис. 472). Рис. 471 Основными частями этого тензометра являются металлические гофрированные коробки (сильфоны 1, 2), образующие замкнутую полость, сообщающуюся с капилляром 3. Полость между сильфонами заполнена жидкостью. При удлинении образца объем полости увеличивается и уровень жидкости в капилляре понижается на величину Й.
Из условия неизменности объема жидкости, очевидно, (ИЯ» — лг») И=АР, з эз. изменение дзеогмхцип 469 где 7г — средний радиус большого сильфона, а г — малого, г" — площадь сечения капилляра. Таким образом, увели- ~"32 гз чение тензометра равно и — и зависит от размеров вы- Р бранных сильфонов и капилляра. Обычно коэффициент увеличения прибора лежит в пределах 2000.
Рис. 472 Р . 47З Установка тензометра на образце производится винтами 4. Лля изменения уровня жидкости в капилляре и для установки прибора на нуль служит винт 5. Наименьшая база прибора около 20 мм. Общий вид тензометра Лихарева показан на рис. 473. Среди механических тензометров, применяемых не только при механических испытаниях материалов, но и при испытаниях конструкций, имеющих сравнительно малую базу, наиболее широкое распространение в лабораторной 47в Гл. 14.
методы экспегиментАльного исследОВАния практике получил шарнирно-рычажный тензометр Гугенбергера (рис. 474) с базой 20 мм и увеличением около 1000. Механические тензометры с меньшей базой не имеют широкого распространения и являются уникальными. Попытки отдельных'исследователей внедрить такие тензометры в лабораторную практику успеха не имели, поскольку при испытании материалов более предпочтительными являются тензометры с большой базой, а при испытании конструкций тензометры повсеместно заменены в настоящее время проволочными датчиками сопротивления.
й 95. Применение датчиков сопротивления В технике испытания конструкций за последние десятилетия широкое распространение получили проволочные датчики сопротивления. Рис. 474 Рис. 475 Проволочный датчик представляет собой наклеенную на полоску бумаги тонкую зигзагообразно уложенную проволочку (рис. 475) толщиной 0,015 — 0,030 мм. К концам проволочки сваркой либо пайкой присоединяются провода.
Датчик наклеивается на поверхность исследуемой детали так, чтобы размер базы 1 совпадал с направлением, в котором желательно замерить деформацию. При деформации объекта проволочка',,удлиняется (укорачивается) и ее омическое сопротивление изменяется. Опыт показывает, что относительное изменение омичес- $9К ПРИМЕНЕНИЕ ДАТЧИКОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ 471 кого сопротивления проволоки ст)7()с пропорционально ее удлинению, ЛЯ%=у,е, где у, — коэффициент тензочувствительиости — безразмерная величина, зависящая от физических свойств материала. Для материалов, применяемых в датчиках сопротивления, величина у, колеблется в пределах 2 — 3,5.
Для константана, например, 7,=2,0 — 2,1, для нихрома 2,1 — 2,3, для элинвара 3,2 — 3,5. У проволочного датчика вследствие закруглений на концах петель обнаруживается чувствительность не только к продольным, но и к поперечным деформациям, и — =уе +бе„, Ак где е,.
и ет — удлинения в направлениях осей х и у (рис. 475), а у и 6 — коэффициенты продольной и поперечной тензочувствительности датчика, определяемые путем тарировки. Величина у вследствие на- Рис. 476 личия закруглений на концах петель оказывается несколько меньше коэффициента теизочувствительиости проволоки у,.
По мере увеличения базы 1 разница между у и у, уменьшается и для обычно врименяемых датчиков с базой 1=-20 мм оказывается ничтожно малой. Того же порядка малую величину представляет собой и коэффициент 6. Для датчиков, имеющих малую базу (1(5 мм), величина 6 соизмерима с у и при подсчете напряжений коэффициент поперечной тензочувствительности должен приниматься во внимание. При исследовании напряженного состояния в элементах сложной конструкции часто возникает необходимость определить не только величину, но и направление главных напряжений. В таком случае практикуется установка в исследуемой области сразу трех датчиков в направлениях, составляющих углы в 45' (рис.
475), так называемой розетки датчиков. По трем замеренным удлинениям могут быть без труда определены главные удлинения и угол, определяющий положение главных осей. Делается это следующим образом: положим, заданы деформации по главным осям х и у (рис. 477). Так как проекция ломаной АА'В'В на ось 7 равна отрезку ЛВ, нетрудно установить, что разность отрезков А'В' и ЛВ, т. е.
абсолютное приращение 472 Гл. !4, метОды экспегиментального исследОВАния длины АВ, равно ди дР— сЬсоз !р+ — Й з!п р, д5 д5 где и и о — перемещения по осям х и у. ,дди;5 5 х Рис. 477 Рис. 478 Относительное удлинение вдоль оси ! составляет ди дР е, = — созф+ — з!и <р, д5 д5 или ди до е, = — соз'ф+ — з!п5 р, д5 дд откуда е! =В„с05 (р+е, 3!и ф. Для трех осей, совпадающих с осями датчиков в розетке (рис. 478), получаем соответственно е, = е„соз' !р+ ВРВ!п' !р, ен =е, соз'(ф+48')+ЕЕ з!И5(ф+45'), зщ —— е„соз'(ф+90')+ВР 8 1п'(!р+90'), откуда после несложных преобразований находим 1и 2!р= - е! — 25И+ Вп! 55 — ВШ е„=, + —,,'(.,—.И,) +(.,— 2.Н+.Н,), 5!+5[И 1 1Г г 5 з„= 5'+ Вп' — — )Г(е! — Еи,)'-!- (е, — 2еи + еп,)'. Таким образом, в общем случае определяется величина н направление главных деформаций.
Главные деформации с равным успехом могут быть найдены и при помощи трех механических тензометров. В некоторых случаях практикуется определение главных осей при помощи лаковых покрытий (см. ниже) с последующей установкой тензометров по главным направлениям. 4 иа пРименение дАтчикОВ сОпРОтиВЛЕнИЯ 473 В современной технике эксперимента датчики сопротивления используются не только для замера деформаций. Во многих силоизмерительных устройствах они вводятся как чувствительные элементы, реагирующие на изменение внешних нагрузок. Для замера усилий датчики сопротивления наклеиваются на деформируемый упругий элемент (стержень, вал, балку), и по изменению сопротивления датчика судят о величине действующего усилия. Такой способ удобен тем, что позволяет весьма просто осуществить дистанционный замер, без введения сложных дополнительных устройств.
При статических испытаниях датчик, наклеенный на поверхность исследуемой детали, включается в измерительный прибор по мостовой схеме (рис. 479) с отсчетом показа ний по гальванометру. Одно из четырех сопротивлений моста, например )ст, представляет собой сопротивление датчика. Остальные сопротивления подбираются так, чтобы Рис. 480 Рис. 479 при отсутствии удлинений детали (до начала опыта) мост был сбалансирован и сила тока в гальванометре („равнялась бы нулю. Для этого необходимо, как известно, соблюдение соотношения (14.1) Обычно в качестве сопротивления )т, берут второй датчик, точно такой же, как и первый, а сопротивления Й, и Я, выбирают равными. Таким образом, йт=йа=й„йи=й.=й и условие (14.1) соблюдается. Составляя уравнения Кирхгофа для цепей, представлен- ных на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
