CN109798827B - 一种机械双杠杆式线应变测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种机械双杠杆式线应变测量装置，包括固定支架、L型固定支架、指针和刻度盘，固定支架包括第一横杆、第二横杆和底部设有第一插脚的第一支撑杆，第一横杆的一端垂直固接在第一支撑杆的顶部、另一端通过转轴与指针连接，第二横杆的一端与第一支撑杆垂直固接、另一端通过固定铰支座与L型固定支架的竖端铰接，L型固定支架的竖端底部设有第二插脚，L型固定支架的横端安装有带凹槽的钢珠，刻度盘为弧形且固接在固定支架上，本发明测试装置结构简单、测量方便，适用于对表面平整的材料进行现场或者室内测定，本装置无需设置电源，仅依靠机械构件就可测得材料应变，更适于工程现场应用。
Description
技术领域
本发明涉及材料性能测试领域，特别是涉及一种机械双杠杆式线应变测量装置。
背景技术
线应变是指物体受力产生变形时，单位长度线元的变化量物体受到外力作用产生变形的程度，线应变公式为ε＝ΔL/L，式中L是变形的前长度，ΔL是其变形后的伸长量。应变是描述材料变形的基本物理量，通过测定线应变可以获得材料的应力状态，验证结构或构件设计的合理性。在工程建设施工过程中，如隧道开挖、钢结构安装、卸载、加固等过程，常采用监测仪器对受力结构的应力应变情况进行监测，以指导施工作业。传统的机械构件线应变检测多采用电阻应变片法，但电阻应变片法连接导线多、导线布置和信号处理麻烦，要求操作人员具有一定的电学知识基础，而且导线接触电阻不稳定，线间电容及热电动势等都将使监测结果的准确性和检测精度降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械双杠杆式线应变测量装置。
本发明是通过以下的技术方案来实现的，本发明提供一种机械双杠杆式线应变测量装置，其特征在于：包括固定支架1、L型固定支架2、指针3和刻度盘4，固定支架1包括第一横杆11、第二横杆12和底部设有第一插脚13的第一支撑杆10，第一横杆11的一端垂直固接在第一支撑杆10的顶部、另一端通过转轴15与指针3相连接，第二横杆12的一端与第一支撑杆10垂直固接、另一端通过固定铰支座14与L型固定支架2的竖端铰接，L型固定支架2竖端设有第二插脚22，L型固定支架2的横端安装有带凹槽的钢珠21，钢珠21与指针3相接触；所述第二横杆12和第一支撑杆10之间安装有与指针3相配合的弧形刻度盘4；
优选的，L型固定支架2的横端安装有带凹槽的钢珠21，钢珠21与指针3相接触。
本发明提出的一种机械双杠杆式线应变测量装置具有如下优点：
1、本发明测试装置结构简单、测量方便，适用于对表面平整的材料进行现场或者室内测定。
2、本发明测试装置无需设置电源，仅依靠机械构件就可测得材料应变，更适于工程现场应用。
以上说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下：
附图说明
图1是本发明一种机械双杠杆式线应变测量装置示意图。
图2是本发明一种机械双杠杆式线应变测量装置的测量原理示意图。
【主要元件符号说明】
1-固定支架，10-第一支撑杆，11-第一横杆，12-第二横杆，13-第一插脚，14-固定铰支座，15-转轴；2-L型固定支架，21-钢珠，22-第二插脚；3-指针；4-刻度盘；5-构件。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采用的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实例，对依据本发明提出的一种机械双杠杆式线应变测量装置，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
一种机械双杠杆式线应变测量装置，包括固定支架1、L型固定支架2、指针3和刻度盘4，固定支架1包括第一横杆11、第二横杆12和底部设有第一插脚13的第一支撑杆10，第一横杆11的一端垂直固接在第一支撑杆10的顶部，第一横杆11的另一端通过转轴15与指针3相连接，第二横杆12的一端与第一支撑杆10垂直固接，第二横杆12的另一端通过固定铰支座14与L型固定支架2的竖端铰接，L型固定支架2的竖端设有第二插脚22，L型固定支架2的横端安装有带凹槽的钢珠21，钢珠21与指针3相接触，在非工作状态时，L型固定支架2的竖端垂直于待测构件5，指针3与竖直方向有一定的夹角，无论构件5是压缩变形还是拉伸变形，都可以通过指针3将变形量在刻度盘4上读取出来，钢珠21上的凹槽能保证指针3在运动过程中不发生偏移，且可以减小钢珠21和指针3之间的摩擦力，指针3的针尖与刻度盘4相接触，便于更好的读取读数，刻度盘4为弧形且固接在固定支架1上，刻度盘4的圆心与指针3运动时的圆心重合，刻度盘4与指针3配合使用，方便读取指针3的读数，刻度盘4的一端固接在第一支撑杆10上、另一端固接在第二横杆12上。
工作原理：
工作时，将第一插脚13和第二插脚22安装在构件5的表面，构件表面平整度应小于4mm/m，记录下指针3在刻度盘4上的初始读数z1，并测量出构件5待测长度L(即第一插脚13和第二插脚22之间的距离)和指针3的长度H4。
实施例一：当构件5产生压缩变形时，第二插脚22会产生向左方向的位移，在固定铰支座14的作用下钢珠21产生向右方向的位移Δx，钢珠21与指针3分离，指针3在重力作用下逆时针转动，当指针3进入钢珠21凹槽内后停止运动，记录下此刻指针3在刻度盘4上的读数z2，z2与z1之差即为刻度盘4的读数差Δz。
实施例二：当构件5产生拉伸变形时，第二插脚22会产生向右方向的位移，在固定铰支座14的作用下钢珠21产生向左方向的位移Δx，钢珠21推动指针3顺时针方向运动，记录下此刻指针3在刻度盘4上的读数z2，z2与z1之差即为刻度盘4的读数差Δz。
其构造原理是由L型固定支架2为第一支杠杆，指针3为第二支杠杆，待测长度L内长度产生变化时，L型支架2即绕固定铰支座14旋转，第二支杠杆即指针21绕转轴15转动，小变形经杠杆作用的二次放大后，显示在刻度盘4上。
计算方法如下：
构件待测长度为L，受力后构件变形量为ΔL(即第二插脚22产生的水平位移)，固定铰支座14到构件5表面的垂直距离为H1，固定铰支座14到L型固定支架2横端的垂直距离为H2，L型固定支架2横端到第一横杆11的垂直距离为H3，指针3的长度为H4，钢珠21的位移量为Δx，刻度盘4的读数差为Δz。通过计算公式即可计算出构件5的应变量。
计算公式：
变形放大倍数为：
应变计算公式：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种机械双杠杆式线应变测量装置，其特征在于：包括固定支架（1）、L型固定支架（2）、指针（3）和刻度盘（4），固定支架（1）包括第一横杆（11）、第二横杆（12）和底部设有第一插脚（13）的第一支撑杆（10），第一横杆（11）的一端垂直固接在第一支撑杆（10）的顶部、另一端通过转轴（15）与指针（3）相连接，第二横杆（12）的一端与第一支撑杆（10）垂直固接、另一端通过固定铰支座（14）与L型固定支架（2）的竖端铰接，L型固定支架（2）的竖端设有第二插脚（22），在非工作状态时，L型固定支架（2）的竖端垂直于待测构件（5），指针（3）与竖直方向存在夹角；所述第二横杆（12）和第一支撑杆（10）之间安装有与指针（3）相配合的弧形刻度盘（4）。
2.根据权利要求1所述的一种机械双杠杆式线应变测量装置，其特征在于：L型固定支架（2）的横端安装有带凹槽的钢珠（21），钢珠（21）与指针（3）相接触。
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