AT274430B - Einrichtung zur Bestimmung der Hauptspannungen und ihrer Richtungen - Google Patents

Description

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  Einrichtung zur Bestimmung der Hauptspannungen und ihrer Richtungen 
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, mit der der zeitliche Verlauf der auf einer Fläche auftretenden Hauptspannungen sowie die Richtung dieser Hauptspannungen in der Umgebung eines Punktes eines unter Spannung stehenden, statischen und dynamischen Beanspruchungen unterworfenen Körpers unmittelbar und kontinuierlich bestimmt werden kann. 



   Für die Berechnung der Hauptspannungen in einem gegebenen Punkt der Oberfläche eines beanspruchten Körpers durch Ermittlung der linearen Deformationen in der Umgebung dieses Punktes ist es erforderlich, dass man diese Deformationen wenigstens in drei Richtungen messen muss, wobei es gewisse Vorteile in bezug auf die Genauigkeit der Messung mit sich bringt, wenn die Deformationen in vier Richtungen bestimmt werden. Die Gesamtheit dieser Richtungen wird Tensometer-Rosette genannt. 



   Es müssen somit zur Bestimmung der Hauptspannungen und ihrer Richtungen in der Umgebung eines Punktes an der Oberfläche eines Beanspruchungen unterworfenen Körpers die Deformationen in wenigstens drei Richtungen auf der Oberfläche dieses Körpers sowie die Winkel, die diese Richtungen miteinander einschliessen, bestimmt werden, aus welchen Angaben dann die Hauptspannungen --E-- und ihre 
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 Tensometer-Rosetten, sondern Standard-Rosetten zu wählen, bei welchen die einzelnen Richtungen der gemessenen Deformationen bestimmte Winkel miteinander einschliessen. Bei der sogenannten Rechteckrosette werden Deformationen in drei Richtungen gemessen, wobei diese Richtungen miteinander Winkel von 450 einschliessen.

   Bei der sogenannten Delta-Rosette, bei welcher ebenfalls Deformationen in drei Richtungen gemessen werden, schliessen diese Richtungen Winkel von 600 miteinander ein. Bei der sogenannten T-Deltarosette werden die Deformationen in vier Richtungen gemessen, wobei drei dieser Richtungen ebenso wie bei der Delta-Rosette einen Winkel von 600 miteinander einschliessen und die Richtung der vierten Deformation zur Richtung einer der ersten drei Deformationen senkrecht steht. 



  Für diese drei Standard-Rosetten sind die in der Grundformel angeführten linearen Funktionen der De- 

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 formationen aus der folgenden Tabelle 1 zu entnehmen.
Tabelle 1 
 EMI2.1 
 
 EMI2.2 
 

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 gangssignale von diesen Baueinheiten nach den Formeln (a) und (b) sichert, verbunden. 



   Die elektronische Einrichtung --4-- besteht aus zwei synchron arbeitenden Belancemodulatoren, die alle von den Baueinheiten--1, 2, 3-- eingegangenen Signale in sinusoidale amplitudenmodulierte Signale mit unterdrückter Trägerfrequenz umwandeln. Dadurch arbeitet die elektronische Einrichtung mit Wechselstromsignalen. Den Modulatoren sind Wechselstromoperationselemente nachgeschaltet. Die Schaltung dieser Elemente hängt vom Typ der verwendeten Tensometerrosette ab. 
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 stromelemente dieser Schaltungen bezeichnet. 



   Die Fig. 3a, b, c zeigen hiebei die Schaltungen der Modulatoren und Operationselemente sowie die Schaltung zwischen den Operationselementen bei Verwendung einer Rechteck- bzw. Delta- bzw. TDeltarosette. 



   Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltung bilden die Operationselemente --A, B,   B',   C, D und   E-- li-   neare Kombinationen der zugeführten Signale,   u. zw.   die   Operationselemente--A, B und E-- lineare   
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 ten zugeführten Eingangssignale. 



   Die Koeffizienten der linearen Kombinationen ai, bi, ci und di können durch entsprechende Schaltungsänderung der Elementendämpfung oder der Zwischenverbindungen geändert werden. So werden an den Ausgängen der nach den   Fig. 3a,   3b und 3c geschalteten Operationselemente Signale nach der Tabelle 1 erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 enthalten. 



   Bei Verwendung einer Rechteckrosette bilden die Operationselemente --A und B-- (Bild 3a) lineare Kombinationen aus den Signalen, die die Deformationen--El und E3-- darstellen; das Element --C-bildet eine lineare Kombination aus den Signalen, die die   Deformationen-E, E   und Ei--darstellen ; das Element --F-- bildet den Mittelwert der linearen Kombination, die von den Operationselementen --B und C-gebildet wird ; die Operationselemente --D und E-- bilden lineare Kombinationen aus der vom   Operationselement-F-- erhaltenen   Kombination und der vom Operationselement-A-- erhaltenen linearen Kombination ; das Operationselement-G-bildet ein dem arctg des Verhältnisses zwischen der linearen Kombination des Operationselementes --B-- und der linearen Kombination des Ope-   rationselementes-C-proportionales   Signal. 



   Bei Verwendung von Delta- oder T-Deltarosetten werden ähnliche Operationen mit veränderten Schaltungen zwischen denselben Operationselementen durchgeführt. 
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Claims (1)

1. EPATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Bestimmung der Hauptspannungen und ihrer Richtungen mittels elektrischer <Desc/Clms Page number 4> Dehnungsmesser in Form einer Rosette für die Messung der Formänderungen oder eines Dehnungsmessverstärkers mit einer Dehnungsmessrosette, welche Dehnungsmesser an eine elektronische Einrichtung angeschaltet sind, die die eingehenden Signale bearbeitet und einer zur Registrierung oder Bearbeitung dienenden Einrichtung zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass zur direkten und kontinuierlichen Messung und Registrierung der Hauptspannungsgrössen und ihrer Richtungen in der Ebene der Messstelle bei einem durch statische oder beliebige dynamische Beanspruchungen hervorgerufenen Oberflächenzustand die elektronische Einrichtung vier Balancemodulatoren (M, M , Mg und M),

   die die den gemessenen Formänderungen (E, E , Eg, E ) entsprechenden elektrischen Eingangssignale in sinusoidale amplitudemodulierte Signale mit unterdrückte Trägerfrequenz umwandeln, eine bestimmte Anzahl von Wechselstrom-Operationselementen (A, B, C, F und D), deren Schaltung zwecks Bildung entspre- chender linearer Kombinationen zwischen den zugeführten Eingangssignalen von der dazu verwendeten Dehnungsmessrosette abhängig ist, ein Element (E), das einen quadratischen Mittelwert bildet und ein Element (G), das den Arcus-Tangens vom Verhältnis der eingehenden Signale ableitet, aufweist, wobei am.

   Ausgang der elektronischen Einrichtung Signale gebildet sind, die den Grössen der Hauptspannungen (E) und dem Winkel (a) zwischen ihren Richtungen und der Richtung einer der Dehnungsmesser als Basis proportional sind.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung einer rechtwinkeligen Rosette das erste Operationselement (A) und das zweite Operationselement (B) mit den Ausgängen des ersten Modulators (M) und des dritten Modulators (Mg) verbunden sind und linearen Kombinationen zwischen den Signalen entsprechend der Summe und der Differenz der Formänderungsgrössen (El und Eg) bilden, dass das dritte Operationselement (C) mit dem Ausgang des zweiten Modulators (M) und dem Ausgang des ersten Operationselements (A) verbunden ist, so dass eine lineare Kombination zwischen den Signalen entsprechend der Summe der Formänderungsgrössen (E, E und Eg) gebildet wird, dass das vierte Operationselement (F)

   mit dem Ausgang des zweiten Operationselements (B) und dem Ausgang des dritten Operationselements (C) verbunden ist, so dass ein quadratischer Mittelwert aus den linearen Kombinationen, die durch diese zwei Operationselemente gebildet werden, gebildet wird, dass das fünfte Operationselement (D) und das sechste Operationselement (E) mit dem Ausgang des ersten Operationselements (A) und dem Ausgang des vierten Operationselements (F) verbunden sind, so dass eine lineare Kombination zwischen dem quadratischen Mittelwert, der vom vierten Operationselement (F) zugeführt ist und der linearen Kombination, die vom ersten Operationselement (A) zugeführt ist, gebildet wird und am Ausgang des fünften Operationselements (D) ein Signal erzeugt wird, das der EMI4.1 ein Signal erzeugt wird, das der minimalen Hauptspannung (amin) proportional ist, und dass das siebente Operationselement (G)

   mit dem Ausgang des zweiten Operationselements (B) und dem Ausgang des dritten Operationselements (C) verbunden ist, so dass ein Signal gebildet wird, das dem Arcus-Tangens des Verhältnisses zwischen der linearen Kombination, die vom zweiten Operationselement (B) zugeführt wird und der linearen Kombination, die vom dritten Operationselement (C) zugeführt wird, entspricht (Fig. 3a).

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung einer Delta-Rosette das erste Operationselement (A) mit den Ausgängen der drei Modulatoren (M, M und Mg) verbunden ist und das dritte Operationselement (C) mit dem Ausgang des ersten Modulators (M und mit dem Ausgang des ersten Operationselements (A) verbunden ist, so dass beide lineare Kombinationen zwischen den Signalen entsprechend den Formänderungsgrössen (E, E und Eg) bilden, dass das zweite Operationselement (B) mit den Ausgängen des zweiten Modulators (M ? und des dritten Modulators (Ma) verbunden ist, so dass eine lineare Kombination zwischen den Signalen entsprechend den Formänderungsgrössen (E und Eg) gebildet wird,

   und dass die übrigen Elemente auf dieselbe Weise wie bei Verwendung einer rechtwinkeligen Rosette geschaltet sind (Fig. 3b).

   4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung einer T-Delta-Rosette das erste Operationselement (A) und das zweite Operationselement (B) mit den Ausgängen des ersten Modulators (M) und des vierten Modulators (MJ verbunden sind, so dass beide eine lineare Kombination zwischen den Signalen entsprechend den Formänderungsgrössen (El und E) bilden, dass das dritte Operationselement (C) mit den Ausgängen des zweiten Modulators (M) und des dritten Modulators (Ms) verbunden ist, so dass eine lineare Kombination zwischen den Signalen entspre- chend den Formänderungsgrössen (E und Eg) gebildet wird,

   und dass die übrigen Elemente auf dieselbe Weise wie bei Verwendung einer rechtwinkeligen Rosette geschaltet sind (Fig. 3c).