CZ200774A3 - Zpusob merení deformací materiálu a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Zjištuje se zmena puvodní vzdálenosti mezi nejméne dvema merícími body umístenými na povrchu materiálu. Na povrch materiálu se pripevní nejméne dve merící teliska (1), jejich povrch je na odvrácené strane od mereného povrchu materiálu zaoblen, nacežse provede optický záznam a poté se zmerí presná vzdálenost mezi vrcholy marících telísek (1) z optického záznamu. Vzdálenost mezi merícími telísky (1) se muže zaznamenávat fotometricky a výsledek sepoté prevádí do digitální podoby, pricemž vzdálenost merících telísek (1) pred zatížením se porovnáse vzdáleností merících telísek (1) v prubehu zatížení, nebo po zatížení.

Description

Způsob měření deformací materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu měření deformací materiálu v závislosti na zatížení a čase, při kterém se sleduje změna vzdálenosti minimálně dvojice tělísek umístěných na povrchu materiálu. Vynález se rovněž týká zařízení k provádění tohoto způsobu, obsahujícího minimálně dvě měřící tělíska připevněná na povrchu materiálu v odstupu od sebe.

Dosavadní stav techniky

Pro měření délkových změn ocelových a jiných konstrukcí či staveb se dosud používají mechanické a optické průtahoměry, které měří délkovou změnu materiálu mezi dvěma pevně danými body. Oba tyto způsoby vyžadují pro přesné měření větší vzdálenost měřících bodů od sebe a většinou i laboratorní podmínky pro provádění takovéhoto měření v důsledku větších rozměrů měřících mikroskopů a jejich citlivosti na prach. Mechanické průtahoměry vyžadují delší čas na přípravu měření a jejich přenositelnost je omezená. Dalším problémem je měření délkových změn v materiálu na obtížně přístupných místech konstrukcí či na konstrukcích zatížených vysokou teplotou. Pro sledování mostních konstrukcí se v posledních letech začíná úspěšně používat systému GPS jehož hromadné použití je zatím omezeno vysokou finanční a odbornou náročností takovéhoto měření. Tento způsob neumožňuje detailní sledování konstrukcí malých rozměrů a nutné je i kvalitní přípojem na satelit. Trvalé délkové deformace je možné měřit i pomocí obtisknutí dvojice měřících značek do otiskovacího tělíska. Změna vzdálenosti je pak měřena na otiscích obou bodů. Tento způsob vyžaduje použití měřícího mikroskopů pro přesné stanovaní vzdálenosti dvojic bodů a proškolenou obsluhu která ho bude obsluhovat. Dále je pak nutné použít obtiskovacího tělíska a i výroba měřících bodů je technologicky náročná. V podmínkách kdy jeden zkušební technik provede za den i stovky měření je důležité jednoznačně přiřadit otisk měřících bodů k měřenému místu.

-2tlet 99 ⁴ * · · · • · · · • · · · · ·'/·· ··

Úkolem vynálezu je vyřešit způsob a zařízení pro měření elastických i trvalých délkových deformací pevných látek a materiálů konstrukcí s přesností srovnatelnou s měřeními prováděnými v laboratorních podmínkách, a aby se tato měření prováděla rychle s minimálním požadavkem na školení pro obsluhu a vyhodnocení a zpracování dat bylo možné provádět strojově dále i umožnit sledování deformací v čase nezávisle na obsluze.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem měření deformací materiálu, při kterém se zjišťuje změna původní vzdálenosti mezi nejméně dvěma měřícími body umístěnými na povrchu materiálu, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že se na povrch materiálu připevní nejméně dvě měřící tělíska, jejichž povrch je na odvrácené straně od měřeného povrchu materiálu zaoblen. Dále se provede optický záznam a poté se změří přesná vzdálenost mezi vrcholy měřících tělísek z optického záznamu.

Vzdálenost mezi měřícími tělísky se s výhodou zaznamenává fotometricky a výsledek se převádí do digitální podoby, přičemž vzdálenost měřících tělísek před zatížením se porovná se vzdáleností měřících tělísek v průběhu zatížení nebo po zatížení.

K uvedenému způsobu slouží zařízení obsahující minimálně dvě měřící tělíska jejichž vrcholy jsou tvořeny kulovou plochou a optické záznamové zařízení. Vrcholy měřících tělísek jsou s výhodou tvořeny plochou, jejíž tečna k povrchu je spojitě proměnná směrem od vrcholu tělíska a v místě vrcholu tělíska je tečna k povrchu tělíska rovnoběžná s tečnou k povrchu měřené plochy v místě připevnění měřeného tělíska. Optimální tvar měřícího prvku je ve tvaru koule.

Výhodou uvedeného řešení je snadná montáž měřících tělísek na povrch sledovaného materiálu. Další výhodou je velmi snadná výroba přesných měřících tělísek jejichž část je tvořena kulovou plochou. K tomuto účelu je možné použít přesných kuliček do ložisek jejich výroba je automatizovaná.

·»*· *» • t · • » · • · · • · · 4 ·» ·· ·« ·· ·· » · • · · · · · • · · ·<· ·· «· ···«

-3Způsobem a zařízením podle vynálezu se získává možnost přesného a rychlého měření elastických i plastických deformací materiálu na krátkých měřících úsecích rovinných nebo zakřivených, bez použití drahých měřících mikroskopů při zachovám dosažené přesnosti. Protože výpočet vzdálenosti měřících bodů se provádí strojově z optického záznamu okamžitě po měření bez nutnosti použití jak měřícího mikroskopu i stiskového tělíska, které je nutné transportovat do laboratoře a vzdálenosti odečíst na měřícím mikroskopu je výhodné použití zařízení podle vynálezu pro okamžité přesné a levné měření deformací materiálu. Optický záznam polohy měřících tělísek je pořízen včetně zaznamenání identifikačního údaje měřeného úseku, je tak vyloučeno případné zaměnění jednotlivých měřících míst. Další výhodou navrženého postupu je možnost umístění více jak dvou měřicích bodů do oblasti zájmu. Měřením vzájemné polohy několika bodů je možné zjistit nedošlo-li k změně polohy některého z měřicích bodů vlivem nárazu cizího předmětu nebo jakékoli jiné neodborné manipulace v blízkosti měřícího bodu. Zmíněný postup tak vylučuje možnost chybného vyhodnocení na základě poškození měřícího místa cizím přičiněním. Jelikož veškeré informace o měřícím místě jsou ihned uložena do paměti počítače je možné snadno vytvořit databázi a sledovat tak průběh plastické deformace v čase.

Přehled obrázků na výkresech

Způsob měření deformací materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého obr., kde je schématicky znázorněno předmětné zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení pro měření elastických i plastických deformací v pevných látkách se sestává z dvojice měřících tělísek 1, pevně spojených s povrchem měřeného materiálu v místě měření a z přenosné částí 3 zařízení, které je tvořeno zařízením pro pořízení optického záznamu dvojice měřících tělísek 1.

-4··«· ·» *· a a a a · a a a a a a a a a a a a a a a a a a • a · * a a a

Pevná část zařízení je tvořena dvěma měřícími tělísky 1. Každé měřící tělísko 1 je tvořeno držákem 2 měřícího tělíska 1 a vrcholem měřícího tělíska 1, jehož tečna k povrchu vrcholu měřícího tělíska 1 je spojitá a tečna k vrcholu měřícího tělíska 1 je rovnoběžná s tečnou k povrchu měřeného materiálu v místě připojení měřícího tělíska 1 k měřenému povrchu. Měřící tělísko 1 je na měřený povrch možno přilepit připájet nebo bodově přivařit.

Ve znázorněném provedení jsou měřící vrcholy měřících tělísek 1 tvořeny částí kulové plochy. Na měřeném úseku konstrukce jsou upevněny dvě měřící tělíska 1. Druhá část zařízení je přenosná část 3 sloužící k pořízení optického záznamu měřících tělísek 1.

Měření deformací materiálu se u způsobu podle vynálezu provádí pomocí popsaného zařízení nepřímou metodou spočívající vtom že se neměří vzdálenost měřících tělísek 1 umístěných na povrchu materiálu, ale vzdálenost je vyhodnocena z optického záznamu obrazů měřicích tělísek 1.

Po vytvoření optického záznamu se vyhodnotí vzdálenost měřících tělísek 1 strojově.

Nepřímé měření deformací materiálu spočívá v tom že se po připevnění měřících tělísek 1 na povrch sledované konstrukce pořídí optický záznam polohy měřících tělísek 1 včetně zaznamenání identifikačního údaje měřeného úseku. Tento identifikační údaj je nedílnou součástí optického záznamu a nedovoluje tak případné zaměnění jednotlivých měřících míst. Vyhodnocená prvotní vzdálenost měřících tělísek 1 je následně porovnávána se vzdálenostmi vyhodnocenými po stanoveném časovém úseku, kdy byla konstrukce zatěžována. Měření je možno provázet i při zatížené konstrukci neboť měřením není konstrukce dodatečně zatěžována. Z rozdílu vzdáleností naměřených v čase je možné určit průběh deformace v materiálu a stanovit zda nebylo překročeno maximální povolené zatížení konstrukce. Přenosná část 3 pro optický záznam měřených tělísek 1 může sledovat měřenou oblast průběžně i bez přítomnosti lidské obsluhy a pomocí strojového vyhodnocení i měřit okamžité změny deformace v měřeném úseku. Měřící zařízení je zejména vhodné pro rychlé přesné a snadné měření plastických deformací konstrukcí, je možné s jeho pomocí provádět kontroly tlakových nádob kdy se změří vzdálenost

-5měřících bodů před natlakováním a sleduje se délková změna v průběhu zatížení. Po skončení zkoušky musí být plastická deformace nulová nebo pod stanovenou mezí. Měřící zařízení je možné umístit na většinu známých konstrukcí kde je třeba sledovat průběh deformace v čase.

Průmyslová využitelnost

Vynález nalezne použití při měření deformací materiálu, zejména ve strojírenství, energetice, stavebnictví....

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob měření deformací materiálu, při kterém se zjišťuje změna původní vzdálenosti mezi nejméně dvěma měřícími body umístěnými na povrchu materiálu, vyznačující se tím, že se na povrch materiálu připevní nejméně dvě měřící tělíska (1), jejichž povrch je na odvrácené straně od měřeného povrchu materiálu zaoblen načež se provede optický záznam a poté se změří přesná vzdálenost mezi vrcholy měřících tělísek (1) z optického záznamu.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se vzdálenost mezi měřícími tělísky (1) zaznamenává fotometricky a výsledek se převádí do digitální podoby, přičemž vzdálenost měřících tělísek (1) před zatížením se porovná se vzdáleností měřících tělísek (1) v průběhu zatížení nebo po zatížení.
3. 3. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě měřící tělíska (1), jejichž vrcholy jsou tvořeny kulovou plochou a optickým záznamovým zařízením.
4. 4. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vrcholy měřících tělísek (1) jsou tvořeny plochou, jejíž tečna k povrchu je spojitě proměnná směrem od vrcholu tělíska (1).
5. 5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že měřící tělísko (1) je ve tvaru koule.