Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Приборы для измерения деформаций




Лабораторные работы

По дисциплине «Испытание сооружений»

 

 

Выполнил: студент гр. 111111

Иванов И.И.

Проверил: Кузькина Е. Е.

 

 

Минск 2016

Реферат

Стр. 32; рис.43; табл. 19. – посчитать и пронумеровать!

 

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, ДЕФОРМАЦИИ, НАПРЯЖЕНИЯ, УСИЛИЯ, ПРОГИБОМЕР, ИНДИКАТОР ЧАСОВОГО ТИПА, ТЕНЗОРЕЗИСТОР, ТАРИРОВАНИЕ.

 

Отчет содержит сведения об устройстве измерительных приборов для определения перемещений и деформаций, тарировании приборов, креплении их на конструкциях, испытания моделей строительных конструкций, обработку экспериментальных данных статических испытаний, анализ полученных результатов, ответы на контрольные вопросы.


 

Содержание

Лабораторная работа № 1. Приборы для измерения перемещений и деформаций....... 4

Лабораторная работа № 2. Тарирование приборов........................................................... 15

Лабораторная работа № 3. Испытание фрагмента стальной сквозной колонны на внецентренное сжатие...................................................................................... 21

Лабораторная работа № 4. Испытание стальной сварной фермы................................... 27

 


 

Лабораторная работа №1
Приборы для измерения перемещений и деформаций

Цель работы: ознакомиться с принципом действия, устройством, а также с правилами установки приборов для измерения перемещений и деформаций на конструкции и ее элементах.

При испытании контролируют:

‒ прогибы балок, ригелей, рам, сводов, арок, ферм, выгибы стоек, колонн;

‒ углы поворотов сечений элементов конструкций, углы закручивания;

‒ продольные деформации элементов конструкции;

‒ относительные перемещения волокон при сдвиге.

Приборы для измерения перемещений

Прогибомер Аистова-Овчинникова (6ПАО)

Рисунок 1.1 - Схема прогибомера:
1 – цилиндрический корпус; 2 – подставка; 3 – устойчивый штатив;
4 – большая шкала; 5 – сантиметровая шкала; 6 – миллиметровая шкала;
7 – стрелка; 8 – проволока d=0,4 мм; 9 – груз; 10 – ролик

Цена деления:

‒ большой шкалы 4 – 0,01 мм;

‒ шкалы 5 – 1,0 см;

‒ шкалы 6 – 1,0 мм.

Пример снятия и записи отсчётов по 6ПАО:

5624=5 см, 6 мм; 0,24 мм.

С1=5624; С2=5978;

Разность отсчётов ΔС=С21=354∙0,01=3,54 мм.

Рисунок 1.2 - Крепление прогибомера к стойке или конструкции
осуществляется с помощью струбцин:
а – на конструкции; б – под конструкцией

Индикатор (контактный) часового типа

Рисунок 1.3 - Схема прибора:
1 – упорный штифт; 2 – зубчатая кремальера; 3 – передаточные шестерни;
4 – стрелка; 5 – шкала; 6 – пружина для устранения зазоров между зубьями шестерен;
7 – шестерня, натягиваемая пружиной 6; 8 – шкала числа оборотов

Применяются:

‒ с ценой деления шкалы 5 0,01 мм – предел измерения (ход штифта 1) 0…10 мм;

‒ с ценой деления шкалы 5 0,001 мм – предел измерения 0…4 мм

Рисунок 1.4 - Крепление индикатора к стойке или конструкции
а) – в качестве прогибомера;
б) – в качестве измерителя линейных перемещений

Пример снятия отсчётов по индикатору часового типа:

При статическом испытании стальной сварной фермы (Е=2,06∙105 МПа) индикатор с ценой деления 0,01 мм и базой 200 мм, установленный на уровне Z0 пояса (∟180×11 с А=38,8 см2) до загружения показал значение отсчёта 542, а после загружения – 564. Определить величину напряжений в поясе фермы, а также значение нагрузки Р, действующей на центральный нижний узел фермы.

Решение:

Перемещение фибрового волокна:

Относительная деформация:

Напряжения:

Нагрузка:

Индикаторы часового типа могут быть использованы и для динамических испытаний.

 

Тензометр Гугенбергера

Пример снятия отсчётов по тензометру Гугенбергера:

При испытании фермы использован тензометр Гугенбергера с базой , который до загружения дал отсчёт 12, а после загружения 38.

Решение:

Перемещение фибрового волокна:

Относительная деформация:

Напряжения:

Нагрузка:

Рисунок 1.5 - Общий вид и схема тензометра:
а) – схема установки прибора; б) – кинематическая схема.
1 – испытываемый элемент; 2,3 – подвижная и неподвижная ножки;
4 – ось вращения ножки 2; 5 – передаточный стержень; 6 – стрелка;
7 – ось вращения стрелки; 8 – шкала;
9 – винт перемещения стрелки (при ∆С>50 мкм); l – база тензометра (l=20 мм)

Цена деления прибора равна 0,001 мм. Тензометр оснащается удлинителем, позволяющим увеличить базу измерения до 250 мм.

Приборы для измерения деформаций

Тензорезисторы

Тензорезисторы – измерительные преобразователи, имеют чувствительный элемент в виде проводникового или полупроводникового резистора, приклеенного на основе из какого-либо неметаллического материала (бумага, пленка).

Использование тензорезисторов подобного рода для тензометра обусловлено тензоэффектом, т.е. свойством проводниковых или полупроводниковых материалов изменять электрическое сопротивление при деформировании.

Величина тензоэффекта проводниковых материалов определяется преимущественно изменением геометрических размеров резистора, а полупроводниковых — удельного сопротивления.

Тензоэффект характеризуется выходным сигналом в виде относительного изменения сопротивления резистора . Относительное изменение выходного сигнала к вызвавшей по относительной деформации при фиксированных значениях параметров тока, температуры, влажности и т.д. называется коэффициентом тензочувствительности резистора.

Величины приводятся в паспортных данных на тензорезисторы.

Рисунок 1.6 - Коэффициент тензочувствительности резистора

При упругой работе конструкции величина напряжений определяется по выражению:


 

2.1.1 Проволочные одноэлементные тензорезисторы (рисунок 1.7) имеют тензонить — проволоку диаметром 12…30 мм из константана (эдванса) сплава Cu-Ni-Mn или нихрома (тофета) сплава Ni-Cr.

Рисунок 1.7 - Проволочные тензорезисторы:
а) – петлевые; б) – безпетлевые
1 – тензонить; 2 – подложка; 3 – низкоомные перемычки;
4 – выводные контакты; lТ – база тензорезистора

Петлевые и беспетлевые тензорезисторы промышленного производства выпускаются с номинальным сопротивлением R=60…400 Ом, базой измерения 5…100 мм, коэффициенты тензочувствительности 1,9…2,3.

Для метрологии петлевых тензорезисторов большое значение имеют радиус закругления петель или расстояние между петлями решетки. При оптимальном расстоянии, равном 10 диаметрам тензопроволоки, сохраняются необходимые условия для рассеяния тепла от нагрева тензорезистора питающим током и заметно не проявляется влияние поперечной чувствительности.

Преимущество безпетлевых тензорезисторов перед петлевыми — отсутствие поперечной тензочувствительности, обусловленной поперечными деформациями элементов конструкций.

2.1.2 Фольговые тензорезисторы изготавливаются фотолитографическим способом из тонкой константановой фольги . Предварительно нанесенная на фольгу клеевая пленка служит подложкой тензорезистора. В зависимости от формы тензорешеток они бывают:

‒ одноэлементные прямоугольные для линейных измерений;

‒ 2-х или 3-х элементные прямоугольные или розеточные для измерений на участках с плоским напряженным состоянием;

‒ специальные, используемые в качестве тензопреобразователей в мембранных чувствительных элементах;

‒ в виде цепочек малобазовых одно- или двухэлементных тензорешеток на общей основе для измерения деформаций в зонах концентраций напряжений.

Рисунок 1.8 - Фольговые тензорезисторы:
а) – одноэлементный прямоугольный тензорезистор;
б, в) – двух- и трехэлементные розеточные тензорезисторы С;
г) – специальные; д) – в виде цепочки малобазных тензорешеток;
1 – тензорешетка;2 – подложка из клеевой пленки

Их база измерений 0,3…30 мм, номинальное сопротивление 50…400 Ом, коэффициент тензочувствительности 2…2,3. Фольговые тензорезисторы малочувствительны к поперечным деформациям, имеют эффект отвода тепла, что повышает в 3…4 раза, по сравнению с проволочными, плотность питающего тока и получить больший выходной сигнал.

Определение деформации тензорезисторами можно проводить при действии как статических, так и динамических нагрузок. Можно использовать как постоянный, так и переменный ток.


 

2.1.3 Полупроводниковые тензорезисторы разделяются на следующие типовые модификации в зависимости от материала чувствительного элемента:

‒ монокристаллические кремниевые, вырезанные из массивных монокристаллов в направлениях кристаллизации;

‒ германиевые, изготавливаемые из тонких дендритных лент и нитей, выращенных из переохлажденных растворов или газовых фаз;

‒ поликристаллические, получаемые методом горячего напыления технического висмута в вакууме.

Кремниевые тензорезисторы имеют базу измерений 1,4…6,4 мм, номинальное сопротивление 90…160 Ом. Германиевые имеют базу измерений 5…10 мм, номинальное сопротивление 50…500 Ом. Подложка поликристаллических транзисторов пленочная, а монокристаллические могут использоваться и без подложки.

Преимущество тензорезисторов над механическими тензометрами заключается в возможности контроля деформаций конструкций стадии, близкой к разрушению, а также внутри конструкции. Тензорезисторы крепятся к элементам конструкций фенолформальдегидныи (БФ-2; БФ-4; БФ-6) или кремнийнитроглифталевыми клеями.

На рисунке 2.1 изображена принципиальная схема работы тензостанции с использованием моста Уитстона. При воздействии нагрузки конструкция деформируются, изменяется величина, балансировка моста нарушается. Появляется разность потенциалов в цепи по диагонали AB. Вручную или автоматически реохордом электрический ток, регистрируемый гальванометром, понижается до нуля. Мост балансируется и по шкале тензостанции берется отсчет. Разность отсчетов по тензостанциям с автоматической балансировкой моста Уитстона дает величину, умноженную на цену деления тензостанции. Тарировка тензорезисторов не производится, если при испытаниях применяется тензостации типа АИД и УТМ с автоматической балансировкой моста Уитстона, т.к. разность отсчетов по тензостанциям дает значения относительной деформации с точностью, равной цене деления шкалы тензостанции.

Рисунок 2.1 - Принципиальная электрическая схема измерительного моста Уитстона
ИК – испытываемая конструкция;
Ra – тензорезисторы активные; Rк – тензорезисторы компенсационные (компенсирующие влияние колебаний температуры окружающей среды и тд);
R1, R2 – внутренние сопротивления тензостанции; R – реохорд;
Г – гальванометр; И.П. – источник питания

Вывод: во время лабораторной работы мы ознакомились с принципом действия, устройством, а также с правилами установки приборов для измерения перемещений и деформаций на конструкциях и ее элементах.

 

 


 

Ответы на контрольные вопросы

1) Покажите места установки и способы крепления прогибомеров с проволочной связью на испытываемой конструкции в виде железобетонной плиты покрытия пролетом 6 м.

 

 

2) Как найти значение относительной деформации по разности отсчетов на тензометре Гугенбергера базой 150 мм, установленном на испытываемой конструкции?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

3) Какие физико-механические свойства материала конструкции являются решающими при выборе базы измерений?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

4) Объясните физический смысл явления поперечной тензочувствительности проволочных петлевых тензорезисторов.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

5) Объясните функциональное назначение компенсационных тензорезисторов при испытании строительных конструкций и сооружений.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

6) Охарактеризуйте достоинства и недостатки приборов для измерения перемещений и деформаций.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

7) Какое минимальное количество прогибомеров для определения прогиба необходимо использовать при испытании однопролетной балки, работающей на поперечный изгиб? Зарисовать схему расположения прогибомеров.

 

 

8) Влияет ли температура на показания прогибомеров с проволочной связью?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

9) Укажите диапазон измерений прогибомера 6ПАО и его точность.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

10) Перечислите достоинства и недостатки удлинителя, используемого при работе с индикатором.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

11) Возможно ли расширение диапазона измерения механическим тензометром Гугенбергера в процессе испытания?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

12) Какие существуют способы крепления механических тензометров?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

13) Как проверить качество установки тензометров?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

14) Изложите технологию наклеивания тензорезисторов. Как оценить качество наклейки тензорезисторов?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________


 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...