CS226211B1 - Způsob měření statického a dynamického namáhání součástí a konstrukcí lepenými polovodičovými tenzometry - Google Patents

Description

Vynález se ' -fjýká způsobu měření statického a dynamického namáhání součástí a konstrukcí lepenými polovodičovými tenzometry za vyšších teplot a řeší problém stanovení namáhání s vyšší přesností.

Výroba značně namáhaných součástí a konstrukcí, jakými jsou rotující části leteckých motorů, části vysokotlakých reaktorů a podobně_fsi vyžaduje stálé a účinné kontroly jejich pevnostních vlastností. Experimentální stanovení průběhů namáhání je obvykle jedinou vhodnou cestou, jak skutečné namáhání zjistit.

Postup experimentálníhb stanovení namáhání spočívá v tom, še na měřeném předmětu se upevní odporové tenzometry, načež se v modelovaných skutečných podmínkách zjištuje průběh namáhání. Použijí-li se ke stanovení drátkové nebo fóliové odporové tenzometry, pak chyba měření činí desítky procent naměřené hodnoty. Vzniklá chyba je důsledkem skutečnosti, že u připevněného tentometru nelze zjistit jeho reálnou deformační citlivost a je nutné použít tabelovanou a důsledkem chyb v přenosové části měřícího řetězce, protože tyto tenzometry dávají jen malý výstupní signál. Při použití polovodičových odporových tenzometrů k řešení se omezí chyby v přenosové části měrného řetězce, protože ί polovodičové tenzometry mají vyšší deformační citlivost, přibudou zato chyby způsobené lepidlem, použitým k připevnění tenzometrů na měřený předmět. Modul pružnosti aktivní části tenzometrů je podstatně vyšší než modul použitého lepidla, takže deformace přenášená lepidlem z předmětu na tenzometr,je výrazně citlivá na tloušťku lepidla. Stanovení namáhání s polovodičovými tenzometry lze uskutečnit tak, že se použije hodnot deformační citlivosti. · udávaných výrobcem tenzometrů. Postup není příliš přesný, výroba tenzometrů se uskutečznuje v určitých tolerancích, navíc reálné zkušební podmiň ky se mohou dost lišit od atestů výrobce, Zlepšený postup stanovení namáhání spočívá v tom, že tenzometr se přilepí na zkušební nosník, načež se zatěžováním nosníku zjistí deformační citli226 211 vost pro daný druh tenzometru a lepidla· Očekávatelná vyšší přesnost měření se nedostavuje ve znatelné míře, a to v důsledku horší reprodukovatelnosti naměřených hodnot. Výsledná chyba je jen o málo menší než v předešlém případě. Příčina spočívá v tom, že u lepidel s vyšší konzistencí, jakými jsou především tenzometrická lepidla pro vyšší teploty, je prakticky nemožné dodržet stejnou sílu lepidla při standartizaci a při vlastním měření.

Nedostatečná přesnost známých způsobů měření vede ke konstrukčnímu předimenzování součástí a konstrukcí, spojenému nejen se zvýšenou spotřebou nákladných a úzkoprofilových materiálů, ale též ke sníženým technickým parametrům pro zvýšenou váhu.

Uvedené nedostatky zmenšuje způsob měření statického a dynamického namáhání součástí a konstrukcí lepenými polovodičovými tenzometry podle vynálezu, jehož po.dstata spočívá v tom, že měřený předmět s alespoň jedním nalepeným tenzometrem se ohřeje do oblasti počáteční pracovní teploty, načež se postupně ohřívá až do oblasti konečné pracovní teploty a současně se· vyhodnocuje změna odporu tenzometru na teplotě, pot|<wse měřený předmět podrobí měření v pracovních podmínkách a nalezená změna odporu tenzometru se koreluje se změnou odporu tenzometru/ zjištěnou při tepelném zatěžování.

Způsobem měření podle vynálezu se násobně zvyšuje přesnost nalezených hodnot, chyba při měření za vyšších teplot se pohybuje kolem 5%,

Podstatu vynálezu ozřejmují příklady provedení, na které se vynález nijak neomezuje. _t

Příklad 1

Kvasistafrické namáhání v radiálním směru ve vzdálenosti poloviny poloměru disku turbíny ze žárupevné slitiny se stanovovalo v rozmezí od 20 000 otáček dp 40 000 otáček za minutu a v intervalu pracovních teplot od 140' do 250¹ °G, přičemž teplota při jednotlivém měření byla stálá. Pro měření byl na disk přilepen univerzální typ polovodičového tenzometru z křemíku typu p- a aktivní částí orientovanou ve směru (1,1,1), s udávaným jmenovitým odporem 120 ohmů a součinitelem deformační citlivosti k rovném + 120. Aktivní část o délce 3 mm byla na disk nalepena epoxidovým lepidlem a vytvrzena při předepsané teplotě. Disk byl ohřát na spodní hranici teplotního interxvalu, následně řízeně ohříván až do konce teplotního intervalu a deformace, vyvolaná rozdílem roztažnosti tenzometru a měřeného disku, byla řegistro- 3 228 211 vána na základ· změny odporu· Následně byly porovnány rozdíly v odporu, registrované u nalepeného tenzometru a tabelované pro nenalepený tenzometi; a jim odpovídající hodnoty deformace.

Z obecného vztahu _k _ kde 21 R je poměrná změna odporu, A£ relativní deformace a k koeficient deformační citlivosti, byla vyšetřena skutečná hodnota koeficientu deformační citlivosti nalepeného měřícího tenzometru, a to buá průměrná pro celý sledovaný intervaj, nebo po krocích v intervalu. 0 volbě způsobu vyhodnocení rozhoduje úloha, tj. zda se zjišťuje úhrnná hodnota namáhání nebo jeho průběh· Následně bylo provedeno měření v podmínkách skutečného zatížení a z upřesněného, předem známého vztahu mezi Afc a Δέ by&t stanovena hodnota namáhání· Popsaným způsobem bylo při měření Λσ&κτ' docílit menší chybu než ± 5%.

Příklad 2

Stanovení namáhání disku v podmínkách příkladu 1 se uskutečnilo s tím rozdílem, že při skutečném zatížení byl na disku tepelný spád od okraje ke středu v rozmezí od 160° do 220°C. Na disk byly nalepeny těsně u sebe p-typ polovodičového tenzometru a n-typ polovodičového tenzometru, který měl podélnou osu aktivní části orientovanou ve směru (1,0,0), o jmenovitém odporu 120 ohmů, průměrným teplotním součinitelem elektrického odporu v mezích Ι6θθ až 220°C rovném + 1,2.10“·^ grad“^ a se součinitelem deformační citlivosti - 122, čímž byla zajištěna samokompenzace teplotního posuvu nulové hodnoty v daném teplotním rozmezí. Tenzometr typu p- byl shodný jako v příkladě 1. Následně se provedl ohřev disku do oblasti praoovníoh teplot, obdobně jak je uvedeno v příklad)·* 1, přičemž byla registrována teplem vyvozená změna odporu, a tím i deformace pouze u tenzometru p-typu, z ní vyhodnocen skutečný součinitel deformační citlivosti tenzometru p-typu a podle něj korigována hodnota součinitele deformační citlivosti samokompenzovaného tenzometru n-typu. Následně byl disk podroben skutečnému zatížení a z předem známých a upřesněných vztahů vyhodnocena hodnota namáhání. Chyba měření byla menší než udaná v příkladě 1.

Vynález je určen ke kontrole pevnostních vlastností mechanicky namáhaných součástí a konstrukcí při jejich výrobě a provozu·

Claims (2)

1. P Ř S D Μ Β T V Y N Á L E Z U 226 211

   1. Způsob měření statického a dynamického namáhání součástí a konstrukcí lepenými polovodičovými tenzometry, vyznačený tím, že měřený předmět s alespoň jedním nalepeným tenzometrem se ohřeje do oblasti počáteční pracovní teploty, načež se postupně ohřívá až do oblasti konečné pracovní teploty a současně se vyhodnocuje změna odporu tenzometru na teplotě, potom se měřený předmět podrobí měření v pracovních podmínkách a nalezená změna odporu tenzometru se koreluje se změnou odporu tenzometru, zjištěnou při tepelném zatěžování.
2. 2« Způsob měření podle bodu 1, vyznačený tím, že měřený předmět s alespoň jedním nalepeným tenzometrem p-typu a alespoň jedním nalepeným tenzometrem n-typa se samokompenzací teplotního posunu nulové hodnoty_?se ohřeje do oblasti pracovních teplot, přičemž se vyhodnocuje změna odporu tenzometru p-typu na teplotě a na jejím základě se koriguje změna odporu tenzometru n-typu.