Измерение угла поворота сечения балки при изгибе.

4.1. Инклинометром называется приспособление или прибор, предназначенный для измерения угла поворота сечения балки при изгибе. Этот угол можно считать равным углу наклона оси балки (отсюда и название прибора — инклинометр, что означает наклономер). Существуют инклинометры различных систем: зеркальные, уровенные и стрелочные. В случае гибкой балки применяют стрелочные инклинометры (рис. 1.7). К балке жестко прикреплена стрелка. При нагруженни балки стрелка поворачивается вместе с балкой и на неподвижной дуговой шкале указывает угол поворота данного сечения балки.

Тензометрирование – измерение деформаций поверхностного слоя детали (образца) под действием внешних сил. Электротензометрический метод измерения линейных деформаций основан на том, что деформация проводника вызывает изменение некоторых его электрических параметров (сопротивления, емкости, индуктивности). Элемент, воспринимающий деформацию тела, называют датчиком. Изменение электрического параметра передается на регистрирующее устройство. Наиболее широко используют в качестве электротензометров проволочные датчики омического сопротивления.

Основными преимуществами электротензометров являются: высокая точность измерения, малые размеры тензометров, возможность передачи показаний на расстояние и выдачи результатов на ЭВМ, возможность измерять деформации на поверхностях сложной конфигурации и в труднодоступных местах, практически полная безинерционность аппаратуры, возможность регистрации быстроизменяющихся процессов. Эти преимущества компенсируют недостатки электротензомерирования: сложность и значительную стоимость измерительной аппаратуры, необходимость высокой квалификации персонала. Точность измерения деформации при помощи проволочных тензодатчиков несколько меньше, чем при измерении механическим или оптическим тензометром, но практически она вполне достаточна для надежного вычисления напряжений. В основе метода лежит зависимость омического сопротивления R проводника от его геометрических размеров – длины l и площади поперечного сечения A:

где ρ - удельное сопротивление проводника.

Чем длиннее проводник датчика, тем больше изменение омического сопротивления ∆R при деформации, и тем точнее результаты измерений. В тоже время при неравномерной деформации исследуемого тела возникает необходимость проводить измерения на возможно меньшей длине (базе измерений). Конструктивно эта задача была решена путем укладки длинного проводника в виде петель на малой базе. Тензодатчик представляет собой плоский элемент (рис. 1.8), состоящий из тонкой (0,015 – 0,03 мм) проволоки (или фольги) 1, материал которой обладает высоким омическим сопротивлением (константан, нихром), уложенной зигзагообразно между двумя полосками специальной тонкой (0,002 – 0,005 мм) бумаги или полимерной пленки 2.

К концам проволоки сваркой либо пайкой, что менее предпочтительно, присоединены латунные выводы 3, служащие для соединения тензодатчика с регистрирующей аппаратурой. Применение константановой проволоки обусловлено двумя существенными факторами: а) высоким омическим сопротивлением проводника; б) постоянством удельного сопротивления при повышении температуры до 500 0 С. Датчик вследствие зигзагообразной укладки проволоки реагирует только в направлении оси X и не чувствителен в направлении оси У. Базой тензодатчика называют длину l0 прямолинейных участков проводника, из которого он изготовлен.

Место установки тензодатчика тщательно зачищается и обезжиривается спиртом или ацетоном. При нагружении балки деформируется вместе с ней и тензодатчик, сопротивление которого изменится и его величина будет зарегистрирована измерительной схемой, состоящей из моста Уинстона, усилителя и регистрирующего прибора (миллиамперметра или осциллографа). На рис. 1.9 показана принципиальная упрощённая схема тензостанции ЦТМ-3 (цифровой тензометрический мост).

Применение проволочных датчиков к измерению деформаций основано на полученной из опыта зависимости между отношением приращения R к омическому сопротивлению R и относительной деформацией. ДляDсопротивления датчика с константановой проволокой эта зависимость имеет вид: e 2,1= D R R. R требуются схемы высокойD

Из этой формулы ясно, что для измерения малых чувствительности, в данном случае – мостик сопротивлений. Ток в ветви гальванометра появляется только, когда изменяется сопротивление в рабочем датчике.

Вывод: я ознакомилась с приборами и методами измерения линейных деформаций и перемещений.