FR2681687A1 - Dynamometer (strain gauge) for measuring forces - Google Patents
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Abstract
Description
Le dynamomètre suivant l'invention concerne la mesure des forces de réaction s'exerçant dans un plan sur un solide. Ce dynamomètre est plus particulièrement conçu pour la modélisation des conditions d'équilibre statique d'un solide soumis à un système de charge composé de forces et/ou de couples.The dynamometer according to the invention relates to the measurement of the reaction forces acting in a plane on a solid. This dynamometer is more particularly designed for modeling the static equilibrium conditions of a solid subjected to a load system composed of forces and / or couples.
On connaît les dynamomètres à ressort hélicoïdal qui sont principalement utilisés pour la mesure de forces s'exerçant dans l'axe du ressort. Ces dynamomètres conviennent plus particulièrement pour la mesure des forces s'exerçant verticalement et ne peuvent mesurer une force que si l'axe du ressort se confond avec celui du vecteur-force. De tels dynamomètres s'appliquent mal à l'étude statique de l'équilibre d'un solide car les changements d'orientation des forces s'exerçant sur le solide dans un plan, entraînent un changement d'orientation de l'axe du ressort hélicoïdal et donc un déplacement important de ce solide.We know coil spring dynamometers which are mainly used for the measurement of forces exerted in the axis of the spring. These dynamometers are more particularly suitable for measuring the forces exerted vertically and can only measure a force if the axis of the spring merges with that of the force vector. Such dynamometers do not apply well to the static study of the equilibrium of a solid because the changes in orientation of the forces exerted on the solid in a plane, cause a change in orientation of the axis of the spring. helical and therefore a significant displacement of this solid.
On a recherché la possibilité de réaliser un dynamomètre permettant la mesure de forces s'exerçant dans une direction quelconque dans un plan déterminé, et permettant aussi la mesure de couples s'exerçant autour d'un axe perpendiculaire à ce plan, sans que ces forces et/ou les couples n'entraînent un déplacement notable d'un solide soumis à leur action.We looked for the possibility of making a dynamometer allowing the measurement of forces acting in any direction in a determined plane, and also allowing the measurement of torques acting around an axis perpendicular to this plane, without these forces and / or the couples do not cause a significant displacement of a solid subjected to their action.
On a recherché plus particulièrement la possibilité de réaliser un dynamomètre permettant l'étude des forces et des couples s'exerçant dans un plan horizontal sur un solide en vue de déterminer ses conditions d'équilibre statique par rapport à un système de coordonnées comportant deux axes perpendiculaires situés dans un plan parallèle à ce plan horizontal de travail. We looked more particularly at the possibility of making a dynamometer allowing the study of the forces and couples exerted in a horizontal plane on a solid in order to determine its conditions of static equilibrium with respect to a coordinate system comprising two axes perpendiculars located in a plane parallel to this horizontal working plane.
On a recherché enfin la possibilité d'utiliser les caractéristiques de tels dynamomètres pour la réalisation de bancs d'étude permettant la modélisation des actions mécaniques exercées par au moins une force et/ou au moins un couple sur un solide dans des conditions quasi statiques.Finally, we looked for the possibility of using the characteristics of such dynamometers for the realization of study benches allowing the modeling of the mechanical actions exerted by at least one force and / or at least a couple on a solid under quasi static conditions.
Le dynamomètre suivant l'invention, ainsi que le banc d'étude qui le met en oeuvre, permettent d'atteindre l'ensemble de ces résultats. Ce dynamomètre est constitué par une poutre dynamométrique rectiligne qui comporte un composant allongé, déformable élastiquement, lequel est solidarisé à chaque bout avec une pièce d'extrémité indéformable.The dynamometer according to the invention, as well as the study bench which implements it, make it possible to achieve all of these results. This dynamometer is constituted by a rectilinear dynamometric beam which comprises an elongated component, elastically deformable, which is secured at each end with a non-deformable end piece.
Le composant allongé est constitué par plusieurs tiges de mêmes caractéristiques et dimensions, d'un métal ou alliage métallique ayant, de préférence, une haute limite élastique, les tiges étant parallèles à un axe et réparties autour de lui.The elongated component consists of several rods of the same characteristics and dimensions, of a metal or metal alloy preferably having a high elastic limit, the rods being parallel to an axis and distributed around it.
L'une des deux pièces d'extrémité est prévue pour être solidarisée avec un moyen support fixe, l'autre étant apte à être soumise à l'action d'une force, s'exerçant dans une direction quelconque dans un plan perpendiculaire à l'axe du composant allongé. Ce composant allongé, en forme de poutre- cage, comporte avantageusement quatre tiges parallèles à l'axe et réparties autour de celui-ci. Ces tiges sont équidistantes de cet axe et équi-distantes entre elles.One of the two end pieces is designed to be secured to a fixed support means, the other being capable of being subjected to the action of a force, acting in any direction in a plane perpendicular to the axis of the elongated component. This elongated component, in the form of a beam-cage, advantageously comprises four rods parallel to the axis and distributed around the latter. These rods are equidistant from this axis and equidistant from each other.
De préférence, elles sont de section circulaire ou polygonale régulière. Chacune de ces tiges est solidarisée avec chacune de ces pièces d'extrémité de façon à ce qu'elle se comporte par rapport à elle comme une poutre encastrée. Preferably, they are of regular circular or polygonal section. Each of these rods is secured to each of these end pieces so that it behaves relative to it like an embedded beam.
On constate dans ces conditions qu'en exerçant une force transversale sur la pièce d'extrémité libre du dynamomètre, dans une direction quelconque, dans un plan perpendiculaire à son axe, sans dépasser la limite élastique des tiges qui constituent la poutrecage, le déplacement transversal de cette pièce d'extrémité est fonction uniquement de l'intensité de la force exercée et non de son orientation autour de l'axe. Au cours de ce déplacement transversal, l'axe de la pièce d'extrémité reste sensiblement parallèle à celui de l'autre pièce d'extrémité solidaire du moyen support fixe. En limitant le déplacement élastique transversal de l'extrémité libre du dynamomètre à quelques pour cent de la longueur de l'axe du composant allongé, la distance entre cette extrémité libre et le plan de base n'est réduite que de façon très faible.It is found in these conditions that by exerting a transverse force on the free end piece of the dynamometer, in any direction, in a plane perpendicular to its axis, without exceeding the elastic limit of the rods which constitute the beam, the transverse displacement of this end piece is a function only of the intensity of the force exerted and not of its orientation around the axis. During this transverse movement, the axis of the end piece remains substantially parallel to that of the other end piece secured to the fixed support means. By limiting the transverse elastic displacement of the free end of the dynamometer to a few percent of the length of the axis of the elongated component, the distance between this free end and the base plane is reduced only very slightly.
Dans la pratique, pour les expériences de modélisation des équilibres statiques du solide sous l'action de systèmes de forces et/ou de couples, on observe des déplacements limités dans le plan d'action de ces forces ou couples et des déplacements encore bien plus faibles dans une direction perpendiculaire, déplacements qui peuvent être considérés le plus souvent comme négligeables. Afin de mesurer avec précision les forces ou couples exercés sur les dynamomètres, on utilise des moyens de mesure précis du déplacement élastique transversal des pièces d'extrémité libres de ceux-ci. On utilise avantageusement des comparateurs mécaniques dont le déplacement de la tige de mesure est assuré par une faible poussée élastique, de l'ordre de, par exemple, 0,1 à 0,2 N. In practice, for the experiments of modeling of the static equilibria of the solid under the action of systems of forces and / or couples, one observes limited displacements in the action plan of these forces or couples and displacements even much more slight in a perpendicular direction, displacements which can be considered more often than not negligible. In order to accurately measure the forces or torques exerted on the dynamometers, means are used for precise measurement of the transverse elastic displacement of the free end pieces thereof. Advantageously, mechanical comparators are used, the displacement of the measuring rod of which is ensured by a low elastic thrust, of the order of, for example, 0.1 to 0.2 N.
dynamométrique peuvent être envisagés, tels que, par exemple, des moyens optiques, électriques ou autres, permettant de mesurer de faibles déplacements avec une précision élevée. Pour éviter les déformations du composant allongé au delà de sa limite élastique, on met en place, de préférence, autour du dynamomètre, un moyen limiteur de déplacement transversal permettant d'empêcher ce déplacement au delà d'une distance déterminee par raport à l'axe. Ce moyen limiteur est avantageusement constitué par un tube de section circulaire dont l'axe correspond à celui du dynamomètre au repos, tube qui est solidarisé à l'une de ses extrémités avec le moyen support fixe, dans une zone annulaire entourant le dynamomètre, et dont la longueur est telle qu'il vient entourer la pièce d'extrémité, apte à se déplacer transversalement, sur une partie de sa hauteur. Le jeu entre cette pièce d'extrémité et la paroi du tube est déterminé de façon à ce qu'elle ne vienne en appui contre le tube, pour un déplacement transversal dans une direction quelconque autour de l'axe du composant allongé, que sous l'action d'une force dont l'intensité est au moins egale à la limite supérieure des forces qu'on se propose de mettre en oeuvre dans les expériences de modélisation.Torque may be envisaged, such as, for example, optical, electrical or other means, making it possible to measure small displacements with high precision. To avoid deformation of the elongated component beyond its elastic limit, a transverse displacement limiting means is preferably installed around the dynamometer making it possible to prevent this displacement beyond a determined distance relative to the axis. This limiting means is advantageously constituted by a tube of circular section whose axis corresponds to that of the dynamometer at rest, a tube which is secured at one of its ends with the fixed support means, in an annular zone surrounding the dynamometer, and whose length is such that it surrounds the end piece, capable of moving transversely, over part of its height. The clearance between this end piece and the wall of the tube is determined so that it comes to bear against the tube, for a transverse movement in any direction around the axis of the elongated component, only under the action of a force whose intensity is at least equal to the upper limit of the forces which one proposes to implement in the experiments of modeling.
Les expériences de modélisation concernant l'équilibre statique des solides font le plus souvent appel à plusieurs dynamomètres suivant l'invention. On met avantageusement en oeuvre un moyen support fixe en forme de plaque support dont la face supérieure plane et sensiblement horizontale comporte deux échelles de coordonnées orthogonales et un réseau d'emplacements permettant de positionner un ou plusieurs dynamomètres suivant l'invention en des points ayant des coordonnées bien définies par rapport à ces échelles.Modeling experiments concerning the static balance of solids most often use several dynamometers according to the invention. Advantageously, a fixed support means in the form of a support plate is used, the planar and substantially horizontal upper face of which comprises two scales of orthogonal coordinates and a network of locations making it possible to position one or more dynamometers according to the invention at points having well defined coordinates with respect to these scales.
On peut ainsi utiliser pour simuler un solide indéformable, une poutre rectiligne disposée horizontalement au dessus de la plaque de base. On peut relier par exemple les deux extrémités de cette poutre horizontale à deux dynamomètres suivant l'invention dont l'axe du composant allongé est perpendiculaire au plan horizontal de la plaque de base. On peut alors appliquer à cette poutre horizontale, en différents points et suivant différentes directions dans un plan parallèle à celui de la plaque de base, des vecteurs-force d'intensités diverses. Ces vecteurs-force sont par exemple matérialisés par des fils reliés en des points déterminés de la poutre horizontale, tendus dans un plan parallèle à celui de la plaque de base et reliés par des poulies de renvoi à des poids déterminés. Les déviations transversales de chacun des deux dynamomètres sous l'action des forces mises en jeu sont couramment déterminées par mesure des deux composantes de la déviation suivant deux axes orthogonaux correspondant par exemple aux axes de coordonnées que comporte la plaque support. Des courbes d'étalonnage de ces dynamomètres permettent à partir de ces déviations de déterminer les intensités des vecteurs-force correspondants.One can thus use to simulate a non-deformable solid, a rectilinear beam placed horizontally above the base plate. One can connect for example the two ends of this horizontal beam to two dynamometers according to the invention whose axis of the elongated component is perpendicular to the horizontal plane of the base plate. We can then apply to this horizontal beam, at different points and in different directions in a plane parallel to that of the base plate, force vectors of various intensities. These force vectors are for example materialized by wires connected at determined points on the horizontal beam, stretched in a plane parallel to that of the base plate and connected by return pulleys at determined weights. The transverse deviations of each of the two dynamometers under the action of the forces brought into play are commonly determined by measuring the two components of the deviation along two orthogonal axes corresponding for example to the coordinate axes that the support plate comprises. Calibration curves of these dynamometers make it possible, from these deviations, to determine the intensities of the corresponding force vectors.
On peut aussi faire agir un ou plusieurs couples sur le solide constitué par cette poutre horizontale en calant en un point quelconque de celle-ci un palonnier intersectant en son milieu à angle droit un axe perpendiculaire au plan de travail des forces, un couple de forces égales parallèles et de sens contraire étant appliqué aux extrémités des deux bras égaux de ce palonnier.One can also cause one or more couples to act on the solid formed by this horizontal beam by wedging at any point thereof a cross beam intersecting in its middle at right angles an axis perpendicular to the work plane of forces, a couple of forces equal parallel and opposite direction being applied to the ends of the two equal arms of this lifter.
Pour certaines combinaisons de forces et/ou de couples appliquées à un solide, on peut effectuer la modélisation au moyen de deux poutres horizontales, en T dans un même plan. Les trois extrémités de cet assemblage peuvent alors venir en appui sur trois dynamomètres, suivant l'invention, à axe vertical au repos. Un tel assemblage permet l'étude de l'équilibre statique d'un système complexe de forces et de couples agissant sur un solide indéformable dans un plan.For certain combinations of forces and / or couples applied to a solid, one can carry out the modelization by means of two horizontal beams, in T in the same plane. The three ends of this assembly can then come to bear on three dynamometers, according to the invention, with a vertical axis at rest. Such an assembly allows the study of the static equilibrium of a complex system of forces and couples acting on a non-deformable solid in a plane.
Le dynamomètre suivant l'invention peut aussi être mis en oeuvre pour la mesure de forces de direction quelconque ayant une composante s'exerçant dans un plan perpendiculaire à l'axe de ce dynamomètre.The dynamometer according to the invention can also be used for the measurement of any steering force having a component acting in a plane perpendicular to the axis of this dynamometer.
On peut en particulier concevoir l'utilisation de tels dynamomètres pour la mesure de forces aérodynamiques, hydrauliques, ou autres. On peut ainsi réaliser une balance aérodynamique comportant au moins un tel dynamomètre. Une telle balance aérodynamique s'applique en particulier à la modélisation des forces et/ou couples appliqués à des solides par des fluides en déplacement.One can in particular conceive the use of such dynamometers for the measurement of aerodynamic, hydraulic, or other forces. It is thus possible to produce an aerodynamic balance comprising at least one such dynamometer. Such an aerodynamic balance applies in particular to the modeling of the forces and / or torques applied to solids by moving fluids.
Les figures et l'exemple ci-après décrivent, de façon non limitative, un mode de réalisation du dynamomètre suivant l'invention ainsi qu'un mode de réalisation d'un banc d'étude permettant la modélisation de systèmes de forces et/ou de couples appliqués à des solides et incorporant des dynamomètres suivant l'invention.The figures and the example below describe, without limitation, an embodiment of the dynamometer according to the invention as well as an embodiment of a study bench allowing the modeling of force systems and / or of torques applied to solids and incorporating dynamometers according to the invention.
La figure 1 est une vue en élévation du dynamomètre suivant l'invention, utilisé pour l'étude des forces s'exerçant sur une poutre prenant appui sur un tel dynamomètre.Figure 1 is an elevational view of the dynamometer according to the invention, used for the study of the forces exerted on a beam resting on such a dynamometer.
La figure 2 est une vue suivant le plan de coupe A - A de la figure 1 montrant les 4 tiges, de section circulaire, dont est constitué le composant allongé circulaire, dont est constitué le composant allongé formant poutre-cage du dynamomètre suivant l'invention.Figure 2 is a view along the section plane A - A of Figure 1 showing the 4 rods, of circular section, of which the circular elongated component is made up, of which the elongated component forming the cage-beam of the dynamometer is made up according to the invention.
La figure 3 montre, vue de dessus, la disposition des deux comparateurs mécaniques mesurant les deux composantes orthogonales du déplacement transversal de la pièce d'extrémité du dynamomètre soumise à la poussée du système de forces et/ou de couples s'exerçant sur la poutre reliée à ce dynamomètre.FIG. 3 shows, seen from above, the arrangement of the two mechanical comparators measuring the two orthogonal components of the transverse displacement of the end piece of the dynamometer subjected to the thrust of the system of forces and / or of torques acting on the beam connected to this dynamometer.
La figure 4 est une vue d'ensemble de dessus d'une plaque support sur laquelle est monté un assemblage en
T de deux poutres horizontales rectilignes, assemblage supporté par trois dynamomètres suivant l'invention et soumis à l'action d'un système de forces et de couples.Figure 4 is an overall top view of a support plate on which is mounted an assembly in
T of two rectilinear horizontal beams, assembly supported by three dynamometers according to the invention and subjected to the action of a system of forces and torques.
Comme le montrent les figures 1 à 3, le dynamomètre suivant l'invention comporte un composant allongé 1 formant poutre-cage qui comprend quatre tiges 2, 3, 4, 5 équi-distantes par rapport à l'axe X1-X1 et équidistantes entre elles. Dans le cas du présent exemple, ces tiges sont en fil d'acier à ressort de 2 mm de diamètre traité pour une limite élastique d'au moins 900 N/mm2. Les pièces d'extrémité 6, 7 de section circulaire, métalliques également, comportent des logements tels que 6A, 6B, 7A, 7B dans lequels sont encastrées les extrémités de ces tiges 2, 3, 4, 5 de façon à les solidariser avec ces pièces 6, 7 qui doivent demeurer indéformables dans les conditions d'utilisation. La pièce d'extrémité inférieure 7 du dynamomètre est solidarisée, par exemple, par vissage, avec la plaque de base 8 sur laquelle on assemble la structure permettant de modéliser l'action de forces et/ou de couples s'exerçant sur un solide. La pièce d'extrémité supérieure 6 de ce dynamomètre est solidarisée avec une poutre rectiligne 9 montée parallèlement à la plaque de base 8, poutre qui, comme le montre la figure 4, est assemblée en T avec un tronçon de poutre 14, l'ensemble reposant sur trois dynamomètres dont on voit les pièces d'extrémité supérieures 6, 10, 11. Chacun de ces dynamomètres est contrôlé par deux comparateurs mécaniques tels que 12, 13 (voir Fig. 1, 3 et 4) disposés orthogonalement pour mesurer les deux composantes de la déviation transversale de la pièce d'extrémité supérieure 6, 10, 11 sous l'action de forces s'exerçant sur l'assemblage en T qui modélise le solide. Comme le montre la figure 4, on applique à la structure constituée par les deux poutres en T, 9, 14 des forces F1, F2, F3 orientées dans un plan parallèle à la plaque de base, 8, au moyen de fils 15, 16, 17 accrochés à des points d'attache prévus le long de ces poutres.As shown in Figures 1 to 3, the dynamometer according to the invention comprises an elongated component 1 forming a cage beam which comprises four rods 2, 3, 4, 5 equidistant from the axis X1-X1 and equidistant between they. In the case of the present example, these rods are made of spring steel wire with a diameter of 2 mm treated for an elastic limit of at least 900 N / mm2. The end pieces 6, 7 of circular section, also of metal, include housings such as 6A, 6B, 7A, 7B in which the ends of these rods 2, 3, 4, 5 are embedded so as to secure them with these parts 6, 7 which must remain non-deformable under the conditions of use. The lower end piece 7 of the dynamometer is secured, for example, by screwing, with the base plate 8 on which the structure is assembled making it possible to model the action of forces and / or couples exerted on a solid. The upper end piece 6 of this dynamometer is secured to a rectilinear beam 9 mounted parallel to the base plate 8, a beam which, as shown in FIG. 4, is assembled at T with a section of beam 14, the assembly resting on three dynamometers whose upper end pieces 6, 10, 11 are seen. Each of these dynamometers is controlled by two mechanical comparators such as 12, 13 (see Fig. 1, 3 and 4) arranged orthogonally to measure the two components of the transverse deflection of the upper end piece 6, 10, 11 under the action of forces exerted on the T-assembly which models the solid. As shown in Figure 4, we apply to the structure constituted by the two T-beams, 9, 14 of the forces F1, F2, F3 oriented in a plane parallel to the base plate, 8, by means of wires 15, 16 , 17 attached to attachment points provided along these beams.
Des poulies de renvoi 18, 19, 20 à axes horizontaux tels que X2-X2, X3-X3, X4-X4 permettent d'appliquer à ces fils des poids, non représentés, correspondant aux forces qu'il s'agit d'appliquer en ces points d'attache. Des palonniers tels que 25 permettent d'exercer des couples dans le même plan que les forces
F1, F2, F3 sur la même structure en T 9, 14. Les couples sont réalisés de la même façon que les forces
F1, F2, F3 au moyen de fils 26, 27 reliés aux extrémités de palonniers tels que 25, orientés parallèlement et en sens inverse dans le même plan que les forces F1, F2, F3 et tendus par des poids égaux, non représentés, au moyen de poulies de renvoi 28, 29 qui exercent ainsi des forces C1 et C2 égales et de sens contraire aux extrémités de ce palonnier 25.Return pulleys 18, 19, 20 with horizontal axes such as X2-X2, X3-X3, X4-X4 make it possible to apply weights, not shown, corresponding to the forces to be applied at these attachment points. Spreaders such as 25 allow to exert torques in the same plane as the forces
F1, F2, F3 on the same structure in T 9, 14. The couples are carried out in the same way as the forces
F1, F2, F3 by means of wires 26, 27 connected to the ends of lifting beams such as 25, oriented parallel and in opposite directions in the same plane as the forces F1, F2, F3 and tensioned by equal weights, not shown, at means of return pulleys 28, 29 which thus exert equal and opposite forces C1 and C2 at the ends of this lifter 25.
Un tel banc permet de réaliser une grande variété de combinaisons de vecteurs-force et de couples agissant sur une structure simulant un solide indéformable, les dynamomètres suivant l'invention permettant de déterminer la résultante de ces forces et de ce ou ces couple(s). L'utilisation de comparateurs mécaniques tels que ceux 12, 13 représentés figure 3, dont la tige de mesure 30, 31 vient en appui tangentiel contre la paroi de révolution de la pièce d'extrémité 6, permet la mesure du déplacement transversal de l'extrémité supérieure 6 du dynamomètre par rapport à l'axe tel que X1-X1 et donc la détermination des forces qui s'exercent sur ce dynamomètre. Comme on le voit aux figures 1 et 3, chaque comparateur tel que 12, 13 est porté par une tige fixe 32,33 solidaire de la plaque de base 8. Les tiges de mesure telles que 30, 31 viennent en appui contre la paroi de révolution de la pièce d'extrémité telle que 6 du dynamomètre sous l'action d'une force qui peut être par exemple de 0,1 à 0,2 N. On peut mesurer ainsi des déplacements transversaux de la pièce d'extrémité 6, 10, 11 d'un tel dynamomètre de plusieurs mm qui correspondent à des forces s'exerçant dans la direction considérée pouvant atteindre plusieurs daN. La sensibilité de la mesure de déplacement est couramment de l'ordre de 0,01 mm environ.Such a bench makes it possible to carry out a wide variety of combinations of vector-force and of couples acting on a structure simulating a non-deformable solid, the dynamometers according to the invention making it possible to determine the result of these forces and this or these couple (s) . The use of mechanical comparators such as those 12, 13 shown in Figure 3, whose measuring rod 30, 31 comes into tangential abutment against the wall of revolution of the end piece 6, allows the measurement of the transverse displacement of the upper end 6 of the dynamometer relative to the axis such as X1-X1 and therefore the determination of the forces exerted on this dynamometer. As can be seen in FIGS. 1 and 3, each comparator such as 12, 13 is carried by a fixed rod 32, 33 secured to the base plate 8. The measuring rods such as 30, 31 come to bear against the wall of revolution of the end piece such as 6 of the dynamometer under the action of a force which can be for example from 0.1 to 0.2 N. It is thus possible to measure transverse displacements of the end piece 6, 10, 11 of such a dynamometer of several mm which correspond to forces exerted in the direction considered which can reach several daN. The sensitivity of the displacement measurement is commonly of the order of about 0.01 mm.
D'autres modes d'utilisation du dynamomètre suivant l'invention peuvent être envisagés. Ce dynamomètre peut être mis en oeuvre chaque fois qu'il s'agit de mesurer une force s'exerçant dans une direction quelconque dans un plan déterminé.Other modes of use of the dynamometer according to the invention can be envisaged. This dynamometer can be used whenever it is a question of measuring a force exerted in any direction in a determined plane.
Le composant allongé 1 de ce dynamomètre, formant poutre-cage, peut comporter un nombre plus ou moins grand de tiges rectilignes parallèles, réparties autour de cet axe (le nombre est au moins égal à trois). Suivant les applications, la section et la longueur de ces tiges peuvent être ajustées en fonction de l'intensité des forces qui doivent entrer en action et en fonction de la sensibilité de mesure qu'on désire obtenir. De préférence, on cherche à travailler dans le domaine où il y a une relation sensiblement linéaire entre la force appliquée et le déplacement transversal de la pièce d'extrémité du dynamomètre.The elongated component 1 of this dynamometer, forming a cage beam, may include a more or less large number of parallel rectilinear rods, distributed around this axis (the number is at least equal to three). According to the applications, the section and the length of these rods can be adjusted according to the intensity of the forces which must come into action and according to the sensitivity of measurement which one wishes to obtain. Preferably, it is sought to work in the field where there is a substantially linear relationship between the applied force and the transverse displacement of the end piece of the dynamometer.
Dans le cas de l'exemple des figures 1 à 4, le composant allongé formant poutre-cage du dynamomètre suivant l'invention, a une longueur de 90 mm mesurée entre les pièces d'extrémité 6, 7 et les quatre tiges, telles que 2, 3, 4, 5 en acier à ressort de limite élastique d'environ 900 à 1100 MPa et de 2 mm de diamètre, sont disposées en carré avec une distance entre axes de 10 mm. Dans ces conditions, la déviation transversale de la pièce d'extrémité libre du dynamomètre sous l'action d'une force s'exerçant dans un plan perpendiculaire à l'axe de la poutre cage au repos est de l'ordre de 1 mm par daN tant que le déplacement total ne dépasse pas quelques mm. On remarque que la section totale transversale des 4 tiges constituant la poutre cage est de 3,14 mm2. Le diamètre du cercle circonscrit à ces tiges est 7200 = 14,14 mm et la surface de ce cercle circonscrit est de 157 mm2.In the case of the example of FIGS. 1 to 4, the elongated component forming the cage-beam of the dynamometer according to the invention, has a length of 90 mm measured between the end pieces 6, 7 and the four rods, such that 2, 3, 4, 5 made of spring steel with an elastic limit of approximately 900 to 1100 MPa and 2 mm in diameter, are arranged in a square with a distance between axes of 10 mm. Under these conditions, the transverse deviation of the free end piece of the dynamometer under the action of a force exerted in a plane perpendicular to the axis of the cage beam at rest is of the order of 1 mm per daN as long as the total displacement does not exceed a few mm. Note that the total cross section of the 4 rods constituting the cage beam is 3.14 mm2. The diameter of the circle circumscribed to these rods is 7200 = 14.14 mm and the surface of this circumscribed circle is 157 mm2.
Afin d'éviter que l'un de ces trois dynamomètres soit soumis à des contraintes transversales dépassant sa limite élastique, chacun d'eux est entouré, comme le premier (voir figures 1, 2, et 3) d'un moyen limiteur de déplacement transversal constitué par un tube vertical tel que 40 dont l'axe correspond à celui de la poutre-cage en l'absence de déviation. Le tube tel que 40 a une longueur suffisante pour, étant solidarisé avec la plaque support 8 par des pattes d'attache telles que 41, 42, dépasser légèrement la base de la pièce supérieure d'extrémité 6, 10, 11, afin que celle-ci vienne en appui contre son bord intérieur lorsque le déplacement transversal de cette pièce d'extrémité 6, 10, 11 atteint une valeur limite à ne pas dépasser. On peut par exemple déterminer le diamètre intérieur de ce tube limiteur de déplacement tel que 40 de façon à ce que la force à exercer sur le dynamomètre pour que son déplacement transversal l'amène au contact du tube par sa pièce d'extrémité supérieure telle que 6, 10, 11, ne dépasse pas par exemple 20 % de la limite élastique des tiges telles que 2, 3, 4, 5.In order to avoid that one of these three dynamometers is subjected to transverse stresses exceeding its elastic limit, each of them is surrounded, like the first (see Figures 1, 2, and 3) by a displacement limiting means transverse formed by a vertical tube such as 40 whose axis corresponds to that of the cage beam in the absence of deviation. The tube such as 40 has a length sufficient for, being secured to the support plate 8 by attachment tabs such as 41, 42, slightly exceed the base of the upper end piece 6, 10, 11, so that that -this comes to bear against its inner edge when the transverse movement of this end piece 6, 10, 11 reaches a limit value not to be exceeded. One can for example determine the internal diameter of this displacement limiting tube such as 40 so that the force to be exerted on the dynamometer so that its transverse displacement brings it into contact with the tube by its upper end piece such that 6, 10, 11, for example does not exceed 20% of the elastic limit of the rods such as 2, 3, 4, 5.
De très nombreuses autres modifications ou adaptations du dynamomètre et du banc d'étude de modélisation, qui font l'objet de l'invention, peuvent être effectuées qui ne sortent pas du domaine de l'invention. De même, ainsi que cela a été précisé dans la description générale, le dynamomètre suivant l'invention peut s'appliquer à la mesure de forces aérodynamiques, hydrauliques ou autres. Il peut convenir en particulier à la réalisation de balances aérodynamiques. De telles balances peuvent permettre en particulier la modélisation des forces et/ou des couples exercés sur des solides par des fluides en déplacement. Numerous other modifications or adaptations of the dynamometer and of the modeling study bench, which are the subject of the invention, can be carried out which do not depart from the field of the invention. Likewise, as has been specified in the general description, the dynamometer according to the invention can be applied to the measurement of aerodynamic, hydraulic or other forces. It may be particularly suitable for the production of aerodynamic scales. Such scales can allow in particular the modeling of the forces and / or the couples exerted on solids by moving fluids.
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| FR9112140A FR2681687B1 (en) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | DYNAMOMETER FOR FORCE MEASUREMENTS. |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2866333A (en) * | 1956-04-04 | 1958-12-30 | Intavex Inc | Plural axis dynamometer |
| US4161874A (en) * | 1978-08-08 | 1979-07-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Head and neck impact measurement system |
| US4475385A (en) * | 1983-03-31 | 1984-10-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Model mount system for testing flutter |
-
1991
- 1991-09-20 FR FR9112140A patent/FR2681687B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2681687B1 (en) | 1994-03-18 |
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