CN112923836B - 一种基于双距离法的挠度测量装置及残余应力消除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热双金属片挠度测量装置包括:支架固定在固定台的底部,刻度直尺固定在固定台的顶部,刻度直尺与所述支架同轴设置,工作时,热双金属片的一端固定在支架上,标有刻度的指针固定在热双金属片的另一端。本发明提供的热双金属片挠度测量装置简化了热双金属片挠度测量过程,操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及热双金属片领域,特别是涉及一种基于双距离法的挠度测量装置及残余应力消除方法。
背景技术
目前挠度测量方法主要包括百分表法、全站仪法、激光法及GPS法。其中,百分表法是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮传动放大,变为指针在刻度盘百分表法是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮传动放大,变为指计在刻度盘上的转动,从而读出被测尺寸的挠度值。测量结果精度高、可靠性好,但是该方法在应用时通常都需要搭设工作支架和观测脚支架,结构复杂。激光法是一种利用激光良好方向性的位移测试方法,该方法具有非接触、测量距离远、测量精度高的优点,但在应用中的需要在激光源与被测点之间不能有障碍物,对测点的布置要求比较高。GPS法利用空间定位对测点的位移进行监测,虽然能实现动态实时、自动测量,测量精度较高,但是该方法进行监测的成本很高。
如何提高热双金属片挠度测量的便捷性,将测量装置简单化,降低成本成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双距离法的挠度测量装置及残余应力消除方法,可简化热双金属片的挠度测量装置,降低成本。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种基于双距离法的挠度测量装置,所述热双金属片挠度测量装置包括:标有刻度的指针、刻度直尺、固定台和支架;
所述支架固定在所述固定台的底部;
所述刻度直尺固定在所述固定台的顶部;
所述刻度直尺与所述支架同轴设置;
工作时,热双金属片的一端固定在所述支架上,所述标有刻度的指针固定在所述热双金属片的另一端。
可选地,所述标有刻度的指针通过导热胶粘在所述热双金属片的另一端。
一种热双金属片挠度测量方法,所述挠度测量方法包括:
其中,x为所述热双金属片的长度,S为当前所述指针位移,a为当前所述标有刻度的指针被所述刻度直尺所截的长度;d为所述热双金属片的挠度值。
一种基于双距离法的残余应力消除方法,所述一种基于双距离法的挠度测量装置及残余应力消除方法应用如权利要求1所述的基于双距离法的挠度测量装置,包括:
热双金属片的一端固定在挠度测量装置的支架上,标有刻度的指针固定在热双金属片的另一端,并将安装了所述热双金属片的挠度测量装置放置于高温恒温箱内;
读取室温时挠度测量装置的标有刻度的指针所指刻度,作为首次读取的标有刻度的指针所指刻度,并令n的数值等于1;
读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的所述标有刻度的指针所指刻度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度;
计算第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度和首次读取的标有刻度的指针所指刻度的差值作为指针位移;
根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化;
根据挠度变化判定所述热双金属片的残余应力是否被消除,获得第一判断结果;
若所述第一判断结果表示残余应力没有被消除,令n的数值增加1,返回步骤“读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度”,直到残余应力被消除。
可选地,所述读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的标有刻度的指针所指刻度,作为第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,具体包括:
将放置于高温恒温箱内的挠度测量装置从室温开始加热,当温度达到所述预设温度时停止加热,保温1小时再降温至室温;
间隔固定时间读取一次所述标有刻度的指针所指刻度;
判断当前读取的所述标有刻度的指针所指刻度与前一次读取的所述标有刻度的指针所指刻度的差值是否小于刻度差值阈值,获得第一判断结果;
若所述第一判断结果表示否,返回步骤“间隔固定时间读取一次所述标有刻度的指针所指刻度”;
若所述第一判断结果表示是,将当前读取的所述标有刻度的指针所指刻度作为第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度。
可选地,所述预设温度为260℃。
可选地,所述根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化具体包括;
根据所述热双金属片第n次加热冷却后的挠度值,利用挠度变化计算公式Hn+1=|dn+1-dn|,计算所述热双金属片第n+1次加热冷却后的挠度变化;
其中,x为所述热双金属片的长度,S为第n次加热冷却后的所述指针位移,a为第n次加热冷却后的所述标有刻度的指针被所述刻度直尺所截的长度;d为所述热双金属片的挠度值,dn为所述热双金属片的第n次加热冷却后的挠度值,dn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度值,Hn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度变化。
可选地,所述根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化,具体包括:
根据所述热双金属片第n次加热冷却后的挠度值,利用挠度变化计算公式Hn+1=|dn+1-dn|,n=1,2,3...,计算所述热双金属片第n+1次加热冷却后的挠度变化;
其中,d为所述热双金属片的挠度值,为标有刻度的指针的偏转角度,R为所述热双金属片对应的半径,dn为所述热双金属片的第n次加热冷却后的挠度值,dn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度值,Hn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度变化。
可选地,所述根据挠度变化判定所述热双金属片的残余应力是否被消除,获得第一判断结果,具体包括:
判断热双金属片的挠度变化是否小于挠度变化阈值;
当所述热双金属片的挠度变化小于挠度变化阈值时,第一判断结果表示所述热双金属片的残余应力被消除;
当所述热双金属片的挠度变化大于或等于挠度变化阈值时,第一判断结果表示所述热双金属片的残余应力没有被消除。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
一种热双金属片挠度测量装置包括:支架固定在固定台的底部,刻度直尺固定在固定台的顶部,刻度直尺与支架同轴设置,工作时,热双金属片的一端固定在支架上,标有刻度的指针固定在热双金属片的另一端。本发明提供的测量装置仅需要通过读取标有刻度的指针偏转刻度和指针上的刻度值,就能利用公式计算得到热双金属片的挠度,简化了热双金属片的挠度测量过程,降低了成本,并且通过几何关系来确定挠度,过程中减少了干扰。
本发明还提供了一种热双金属片残余应力消除方法,包括:将安装了热双金属片的挠度测量装置放置于高温恒温箱内;读取室温时挠度测量装置的标有刻度的指针所指刻度,作为首次读取的标有刻度的指针所指刻度,并令n的数值等于1;读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的所述标有刻度的指针所指刻度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度;计算第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度和首次读取的标有刻度的指针所指刻度的差值作为指针位移;根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化;根据挠度变化判定所述热双金属片的残余应力是否被消除,获得第一判断结果;若所述第一判断结果表示残余应力没有被消除,令n的数值增加1,返回步骤“读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度”,直到残余应力被消除。本发明设计的热双金属片残余应力消除方法,通过测量标有刻度的指针偏转刻度和指针上的刻度值计算热双金属片的挠度变化,根据挠度变化判定热双金属片的残余应力是否被消除。本发明通过测量挠度的变化来判定热双金属片的残余应力是否被消除,测过程简单,并且通过公式来计算,减少了其它干扰。
本发明还提供了一种热双金属片挠度测量方法,根据标有刻度的指针偏转刻度和指针上的刻度值,利用挠度计算公式,计算热双金属片的挠度,测量装置简单,测量过程简便,并且由于挠度的测量是通过公式计算得到的,减少了干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的热双金属片挠度测量装置的结构示意图;
图2为本发明提供的热双金属片标有刻度的指针偏转示意图;
符号说明:
1—热双金属片,2—标有刻度的指针,3—固定台,4—支架,5—刻度直尺。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于双距离法的挠度测量装置及残余应力消除方法,可简化热双金属片挠度测量过程,降低成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示,一种基于双距离法的挠度测量装置,所述热双金属片挠度测量装置包括:标有刻度的指针、刻度直尺、固定台和支架;所述支架固定在所述固定台的底部;所述刻度直尺固定在所述固定台的顶部;所述刻度直尺与所述支架同轴设置;工作时,双金属片的一端固定在所述支架上,所述标有刻度的指针固定在所述热双金属片的另一端。
所述标有刻度的指针通过导热胶粘在所述热双金属片的另一端。
在热双金属片挠度测量装置中,指针用导热胶粘在双金属片上,支架将热双金属片竖直固定,热双金属片上指针与固定台的刻度直尺垂直,且指针指示刻度直尺的零点,用来测量热双金属片上指针的位移,且指针上标有刻度,用来测量指针被刻度直尺所截的长度。
热双金属片1经过每一次加热冷却后,热双金属片1会发生变化,导致热双金属片1的挠度偏差发生变化,且随着加热次数的增加双金属片1的挠度变化会逐渐减小,最终挠度不再发生变化。这是因为每一次加热冷却后,热双金属片1的残余应力都被消除一部分,且随着加热次数的增加,热双金属片1的残余应力会逐渐消除干净。最终,当热双金属片1的残余应力被消除干净后,热双金属片1的挠度将不再发生变化,因此,可以通过测量热双金属片1的挠度变化来间接表示被消除的热双金属片1残余应力。
热双金属片1弯曲变形时,可以将弯曲的热双金属片1看成是圆弧。
实施例2
一种热双金属片挠度测量方法,所述挠度测量方法包括:读取当前指针位移和当前标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,利用挠度计算公式计算热双金属片的挠度值;其中,x为所述热双金属片的长度,S为当前所述指针位移,a为当前所述标有刻度的指针被所述刻度直尺所截的长度;d为所述热双金属片的挠度值。
实施例3
一种基于双距离法的残余应力消除方法,所述一种基于双距离法的挠度测量装置及残余应力消除方法应用如权利要求1所述的基于双距离法的挠度测量装置,包括:热双金属片的一端固定在挠度测量装置的支架上,标有刻度的指针固定在热双金属片的另一端,并将安装了所述热双金属片的挠度测量装置放置于高温恒温箱内;读取室温时挠度测量装置的标有刻度的指针所指刻度,作为首次读取的标有刻度的指针所指刻度,并令n的数值等于1;读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的所述标有刻度的指针所指刻度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度;计算第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度和首次读取的标有刻度的指针所指刻度的差值作为指针位移;根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化;根据挠度变化判定所述热双金属片的残余应力是否被消除,获得第一判断结果;若所述第一判断结果表示残余应力没有被消除,令n的数值增加1,返回步骤“读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度”,直到残余应力被消除。
所述读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的标有刻度的指针所指刻度,作为第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,具体包括:将放置于高温恒温箱内的挠度测量装置从室温开始加热,当温度达到所述预设温度时停止加热,保温1小时再降温至室温;间隔固定时间读取一次所述标有刻度的指针所指刻度;判断当前读取的所述标有刻度的指针所指刻度与前一次读取的所述标有刻度的指针所指刻度的差值是否小于刻度差值阈值,获得第一判断结果;若所述第一判断结果表示否,返回步骤“间隔固定时间读取一次所述标有刻度的指针所指刻度”;若所述第一判断结果表示是,将当前读取的所述标有刻度的指针所指刻度作为第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度。
所述预设温度为260℃。
所述根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化具体包括;根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,利用挠度计算公式计算所述热双金属片第n次加热冷却后的挠度值;根据所述热双金属片第n次加热冷却后的挠度值,利用挠度变化计算公式Hn+1=|dn+1-dn|,计算所述热双金属片第n+1次加热冷却后的挠度变化;其中,x为所述热双金属片的长度,S为第n次加热冷却后的所述指针位移,a为第n次加热冷却后的所述标有刻度的指针被所述刻度直尺所截的长度;d为所述热双金属片的挠度值,dn为所述热双金属片的第n次加热冷却后的挠度值,dn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度值,Hn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度变化。
所述根据挠度变化判定所述热双金属片的残余应力是否被消除,获得第一判断结果,具体包括:判断热双金属片的挠度变化是否小于挠度变化阈值;当所述热双金属片的挠度变化小于挠度变化阈值时,第一判断结果表示所述热双金属片的残余应力被消除;当所述热双金属片的挠度变化大于或等于挠度变化阈值时,第一判断结果表示所述热双金属片的残余应力没有被消除。
实施例4
所述根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化,具体包括:根据所述热双金属片的长度,利用公式其中,n=1,2,3...,计算所述热双金属片第n次加热冷却后的标有刻度的指针偏转角度;根据所述热双金属片第n次加热冷却后的标有刻度的指针偏转角度,利用挠度计算公式计算所述热双金属片第n次加热冷却后的挠度值;根据所述热双金属片第n次加热冷却后的挠度值,利用挠度变化计算公式Hn+1=|dn+1-dn|,其中,n=1,2,3...,计算所述热双金属片第n+1次加热冷却后的挠度变化;其中,d为所述热双金属片的挠度值,为标有刻度的指针的偏转角度,R为所述热双金属片对应的半径,dn为所述热双金属片的第n次加热冷却后的挠度值,dn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度值,Hn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度变化。
实施例5
如图1-2所示,本发明提供了一种热双金属片残余应力消除方法,该测量方法包括如下步骤:
取出待测热双金属片,将1根细标有刻度的指针2用导热胶粘在热双金属片上。
用支架4将热双金属片竖直固定,放在带有刻度直尺5的固定台3前,热双金属片上标有刻度的指针2与固定台3的刻度直尺垂直,且标有刻度的指针2指示刻度直尺5的零点。
将上述构件放在高温恒温箱内。
首先观察在室温时,热双金属片上标有刻度的指针2所指的刻度并记录下来。
从室温开始加热,观察热双金属片上标有刻度的指针2所指的刻度并记录下来,指针位移为S。
依据指针位移,通过换算得到热双金属片的挠度。
当热双金属片的温度达到260℃时,然后保温1小时,再降温至室温。
当温度达到室温时,观察标有刻度的指针2的偏转情况,待标有刻度的指针2偏转保持长时间不变时,记录此时热双金属片的刻度。
重复上述步骤,记录下每次加热冷却后热双金属片的指针位移,n为加热冷却的次数,n=1,2,3,……
依据每次加热冷却后热双金属片的指针位移,通过公式换算得到热双金属片的挠度变化。通过判定每次加热冷却后热双金属片的挠度变化,来间接判定热双金属片的残余应力是否被消除。
本发明的热双金属片挠度测量装置结构简单,容易测量,无需布置测点,成本低。通过利用该装置测量挠度变化而进行判定残余应力是否消除,简化了判定的过程。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的基于双距离法的挠度测量装置,其特征在于,所述标有刻度的指针通过导热胶粘在所述热双金属片的另一端。
4.一种基于双距离法的残余应力消除方法,其特征在于,所述一种基于双距离法的残余应力消除方法应用如权利要求1所述的基于双距离法的挠度测量装置,包括:
热双金属片的一端固定在挠度测量装置的支架上,标有刻度的指针固定在热双金属片的另一端,并将安装了所述热双金属片的挠度测量装置放置于高温恒温箱内;
读取室温时挠度测量装置的标有刻度的指针所指刻度,作为首次读取的标有刻度的指针所指刻度,并令n的数值等于1;
读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的所述标有刻度的指针所指刻度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度;
计算第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度和首次读取的标有刻度的指针所指刻度的差值作为指针位移;
根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化,具体包括:
根据所述热双金属片第n次加热冷却后的挠度值,利用挠度变化计算公式Hn+1=|dn+1-dn|,计算所述热双金属片第n+1次加热冷却后的挠度变化;
其中,x为所述热双金属片的长度,S为第n次加热冷却后的所述指针位移,a为第n次加热冷却后的所述标有刻度的指针被所述刻度直尺所截的长度;d为所述热双金属片的挠度值,dn为所述热双金属片的第n次加热冷却后的挠度值,dn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度值,Hn+1为所述热双金属片的第n+1次加热冷却后的挠度变化;
根据挠度变化判定所述热双金属片的残余应力是否被消除,获得第一判断结果;
若所述第一判断结果表示残余应力没有被消除,令n的数值增加1,返回步骤“读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度”,直到残余应力被消除。
5.根据权利要求4所述的基于双距离法的残余应力消除方法,其特征在于,所述读取加热至预设温度并降温至室温后挠度测量装置的标有刻度的指针所指刻度,作为第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,具体包括:
将放置于高温恒温箱内的挠度测量装置从室温开始加热,当温度达到所述预设温度时停止加热,保温1小时再降温至室温;
间隔固定时间读取一次所述标有刻度的指针所指刻度;
判断当前读取的所述标有刻度的指针所指刻度与前一次读取的所述标有刻度的指针所指刻度的差值是否小于刻度差值阈值,获得第一判断结果;
若所述第一判断结果表示否,返回步骤“间隔固定时间读取一次所述标有刻度的指针所指刻度”;
若所述第一判断结果表示是,将当前读取的所述标有刻度的指针所指刻度作为第n次加热冷却后读取的标有刻度的指针所指刻度,并读取此时所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度,作为第n次加热冷却后读取的所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度。
6.根据权利要求5所述的基于双距离法的残余应力消除方法,其特征在于,所述预设温度为260℃。
7.根据权利要求4所述的基于双距离法的残余应力消除方法,其特征在于,所述根据所述指针位移和所述标有刻度的指针被刻度直尺所截的长度计算所述热双金属片的挠度变化,具体包括:
根据所述热双金属片第n次加热冷却后的挠度值,利用挠度变化计算公式Hn+1=|dn+1-dn|,n=1,2,3...,计算所述热双金属片第n+1次加热冷却后的挠度变化;
8.根据权利要求4所述的基于双距离法的残余应力消除方法,其特征在于,所述根据挠度变化判定所述热双金属片的残余应力是否被消除,获得第一判断结果,具体包括:
判断热双金属片的挠度变化是否小于挠度变化阈值;
当所述热双金属片的挠度变化小于挠度变化阈值时,第一判断结果表示所述热双金属片的残余应力被消除;
当所述热双金属片的挠度变化大于或等于挠度变化阈值时,第一判断结果表示所述热双金属片的残余应力没有被消除。
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Application publication date: 20210608 Assignee: WENZHOU CHENG XIN ELECTRONICS Co.,Ltd. Assignor: Wenzhou University Contract record no.: X2022330000814 Denomination of invention: A deflection measuring device based on double distance method and residual stress relieving method Granted publication date: 20220927 License type: Common License Record date: 20221221 |