RU2535645C1 - Determination of long object bending stiffness with help of curvature gage - Google Patents

Determination of long object bending stiffness with help of curvature gage Download PDF

Info

Publication number
RU2535645C1
RU2535645C1 RU2013126054/28A RU2013126054A RU2535645C1 RU 2535645 C1 RU2535645 C1 RU 2535645C1 RU 2013126054/28 A RU2013126054/28 A RU 2013126054/28A RU 2013126054 A RU2013126054 A RU 2013126054A RU 2535645 C1 RU2535645 C1 RU 2535645C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
curvature
section
bending
measured
bending stiffness
Prior art date
Application number
RU2013126054/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013126054A (en
Inventor
Виталий Владимирович Шершавин
Николай Иванович Дорошенко
Лев Антонович Мироненко
Андрей Александрович Иванов
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод"
Priority to RU2013126054/28A priority Critical patent/RU2535645C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2013126054A publication Critical patent/RU2013126054A/en
Publication of RU2535645C1 publication Critical patent/RU2535645C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: test equipment.
SUBSTANCE: object is secured in cantilever at bearing column to use mechanical curvature gage for measurement of object curvature at its separate sections at objected bending under preset load applied to its free end. Curvature of separate parts in different cross-sections over the object length is measured by sequential transfer of curvature gage from cross-section to another one along reference washers, first, at initial flexed state under initial load and, then, at flexure after application of preset extra load curvature of every section corresponding to appropriate bending moment is defined as the difference between curvatures measured at two said strained states of the object. Bending stiffness at design cross-section is defined as the quotient of division of bending moment at section mid cross-section by measured curvature multiplied by correction factor. The latter is predetermined by calculations of known functions of nominal bending stiffness distribution set at tests as the relationship between nominal mean curvature to that at object mid section.
EFFECT: higher accuracy, lower labour input.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике испытаний и имеет целью повышение точности и снижение трудоемкости способа определения изгибной жесткости с помощью кривизномера протяженных объектов с переменной по длине жесткостью.The invention relates to a test technique and aims to increase accuracy and reduce the complexity of the method for determining bending stiffness using the curvature of extended objects with a variable length stiffness.

Известен способ определения изгибной жесткости образцов постоянного сечения (Деформация конструкционных материалов. Учебное пособие. - Министерство образования и науки РФ Томский политехнический университет. - Томск изд. ТПУ, 2004 г.- Стр.8-12), в котором один конец образца защемляют в приспособлении, установленном на неподвижном основании, к свободному его концу прикладывают поперечную нагрузку, измеряют линейные или угловые перемещения концевого сечения образца относительно базовой системы координат, связанной с основанием, и, пользуясь известными расчетными зависимостями для перемещений консоли постоянного сечения, определяют величину изгибной жесткости. Например, при измерении линейного перемещения h, изгибную жесткость образца определяют по формуле EI=P'L3/3h, где L - расстояние точки приложения силы P от заделки.A known method for determining the bending stiffness of samples of constant cross-section (Deformation of structural materials. Textbook. - Ministry of Education and Science of the Russian Federation Tomsk Polytechnic University. - Tomsk ed. TPU, 2004 - Pages 8-12), in which one end of the sample is pinched a device mounted on a fixed base, a transverse load is applied to its free end, linear or angular displacements of the end section of the sample relative to the base coordinate system associated with the base are measured, and, using the known calculated dependences for the displacements of the console of constant cross section determine the value of bending stiffness. For example, when measuring linear displacement h, the bending stiffness of the sample is determined by the formula EI = P'L 3 / 3h, where L is the distance of the point of application of force P from the seal.

Указанный способ имеет следующие недостатки, затрудняющие его использование для определения жесткостных характеристик протяженных объектов с переменной по длине жесткостью: измеряемый прогиб концевого сечения образца при консольном изгибе является интегральной функцией изгибной жесткости всего изгибаемого участка и изгибная жесткость, определенная этим способом, характеризует некоторую среднюю жесткость образца в целом, при этом жесткости в конкретных его сечениях остаются неизвестными; для измерения этим способом изгибной жесткости отрезков протяженного объекта, расположенных в различных его сечениях по длине, требуется соответствующим образом перемещать места заделки и приложения нагрузки, что сопряжено с большими трудозатратами; на точность измерения упругого прогиба концевого сечения образца относительно неподвижного основания существенное влияние могут оказывать деформации приспособления и узлов крепления образца, вызывающие линейные и угловые перемещения образца как твердого тела, что приводит к появлению соответствующих погрешностей измерения упругого прогиба, для учета или компенсации которых требуется выполнение трудоемких прецизионных измерений.The specified method has the following disadvantages that make it difficult to use to determine the stiffness characteristics of extended objects with a variable length stiffness: the measured deflection of the end section of the sample during cantilever bending is an integral function of the bending stiffness of the entire bending section and the bending stiffness determined by this method characterizes some average stiffness of the sample in general, while the stiffnesses in its specific sections remain unknown; to measure in this way the bending stiffness of segments of an extended object located in its various sections along the length, it is necessary to appropriately move the places of embedment and application of the load, which is associated with large labor costs; the accuracy of measuring the elastic deflection of the end section of the sample relative to the fixed base can be significantly affected by deformations of the fixture and the attachment points of the sample, causing linear and angular displacements of the sample as a solid, which leads to the appearance of corresponding errors in measuring the elastic deflection, which require labor-intensive to take into account or compensate precision measurements.

По приведенным выше причинам область применения известного способа определения изгибной жесткости, основанного на измерениях перемещений отдельных точек объекта, ограничивается главным образом лабораторными испытаниями маломерных образцов.For the above reasons, the scope of the known method for determining bending stiffness, based on measurements of the displacements of individual points of the object, is limited mainly to laboratory tests of small samples.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ определения изгибной жесткости объекта типа крыла (Пособие для проведения лабораторных работ по дисциплине «Конструкция и прочность летательных аппаратов». Лабораторная работа №1. Экспериментально-расчетное исследование деформаций авиационных конструкций - Министерство транспорта РФ. Московский государственный технический университет гражданской авиации. - М.: МГТУГА, 2006 г. - Стр. 5-11), заключающийся в том, что объект консольно закрепляют на силовой колонне и с помощью кривомера Упадышева измеряют кривизну отдельных его участков при изгибе объекта под действием заданной поперечной нагрузки, приложенной к свободному его концу, и определяют изгибную жесткость как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на измеренную кривизну.The closest analogue of the claimed invention is a method for determining the bending stiffness of an object such as a wing (Manual for laboratory work on the discipline "Design and strength of aircraft". Laboratory work No. 1. Experimental and computational study of deformations of aircraft structures - Ministry of Transport of the Russian Federation. Moscow State Technical University Civil Aviation. - M .: MGTUGA, 2006 - p. 5-11), which consists in the fact that the object is cantilevered on a power column and with the help of ivomera Upadysheva measured curvature of its individual portions flexural object under a given lateral load applied to the free end thereof, and determine the bending stiffness as the quotient of the bending moment in the middle portion of the cross section to the measured curvature.

Рассматриваемый способ определения изгибной жесткости по измеренной кривизне основан на известном из сопротивления материалов уравнении изгиба балки в виде:The considered method for determining bending stiffness from the measured curvature is based on the beam bending equation known from the resistance of materials in the form of:

k ( x ) = 1 / ρ ( x ) = M ( x ) / E I ( x ) ,     (1)

Figure 00000001
k ( x ) = one / ρ ( x ) = M ( x ) / E I ( x ) , (one)
Figure 00000001

устанавливающем функциональную зависимость кривизны k(х) (радиуса кривизны ρ(х)) упругой оси балки в текущем сечении х от изгибающего момента М(х) и жесткости EI(х) в этом сечении. При известных значениях кривизны и изгибающего момента в расчетном сечении из уравнений (1) может быть определена изгибная жесткость:establishing a functional dependence of the curvature k (x) (radius of curvature ρ (x)) of the elastic axis of the beam in the current section x on the bending moment M (x) and rigidity EI (x) in this section. For known values of curvature and bending moment in the calculated section from equations (1), bending stiffness can be determined:

E I ( x ) = M ( x ) / k ( x ) ,     (2)

Figure 00000002
E I ( x ) = M ( x ) / k ( x ) , (2)
Figure 00000002

Кривомер Упадышева представляет собой трех опорную раму, одна из опор которой подвижная и снабжена индикатором для измерения ее перемещения, обусловленного изгибом контролируемого участка объекта. По величине измеренного перемещения определяют кривизну дуги контролируемого участка, как кривизну дуги окружности проведенной через три точки контакта опор кривомера с поверхностью объекта по формуле:The Upadyshev’s curve gauge is a three support frame, one of the supports of which is movable and is equipped with an indicator for measuring its movement due to the bending of the controlled area of the object. The magnitude of the measured displacement determines the curvature of the arc of the controlled area, as the curvature of the arc of a circle drawn through three points of contact of the support of the gauge with the surface of the object according to the formula:

k o = 4 h / a 2 ,     (3)

Figure 00000003
k o = four h / a 2 , A. (3)
Figure 00000003

где h - перемещение подвижной опоры кривомера, измеряемое индикатором, a - база кривомера, равная расстоянию между его крайними опорами.where h is the movement of the movable support of the gauge, measured by the indicator, a is the base of the gauge, equal to the distance between its extreme supports.

Изгибную жесткость определяют как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении контролируемого участка на измеренную кривизну по формуле:Bending stiffness is defined as the quotient of dividing the bending moment in the middle section of the controlled area by the measured curvature according to the formula:

E I o = M / k o ,     (4)

Figure 00000004
E I o = M / k o , (four)
Figure 00000004

где изгибающий момент определяют как произведение приложенной к свободному концу объекта силы на плечо относительно среднего сечения участка.where the bending moment is defined as the product of the force applied to the free end of the object by the shoulder relative to the middle section of the section.

Известный способ реализуют следующим образом: объект консольно закрепляют на силовой колонне, в исходном состоянии при изгибе объекта под действием собственного веса на его поверхность в одно из заданных расчетных сечений устанавливают кривомер, нагружают объект изгибающим моментом путем приложения к свободному его концу сосредоточенной силы P, затем определяют разность показаний Δλ индикатора кривомера при изменении нагрузки от 0 до P и перемещение h=Δλ, соответствующее величине деформации контролируемого участка при изгибе силой ρ от исходного состояния, далее по формуле (3) вычисляют кривизну ko и по формуле (4) определяют изгибную жесткость RIo.The known method is implemented as follows: the object is cantilevered on the power column, in the initial state when the object is bent under its own weight, a curvature is installed on one of its specified design sections, the object is loaded with a bending moment by applying a concentrated force P to its free end, then determine the difference in the readings Δλ of the gauge indicator when the load changes from 0 to P and the displacement h = Δλ corresponding to the deformation of the controlled area during bending by the force ρ о initial state, further by the formula (3) calculating a curvature ko and the formula (4) determine the bending stiffness RIo.

Для определения изгибной жесткости в другом расчетном сечении объект разгружают и вновь выполняют цикл всех перечисленных операций по нагружению объекта, измерению перемещения h и вычислению кривизны ko.To determine the bending stiffness in another design section, the object is unloaded and the cycle of all the above operations on loading the object, measuring the displacement h and calculating the curvature ko is performed again.

Этот способ в случае использования его для определения жесткостных характеристик протяженного объекта с переменной по длине изгибной жесткостью имеет следующие недостатки: большую трудоемкость, из-за необходимости выполнения многократных циклов нагружения объекта для измерения кривизны контролируемых участков, расположенных в различных сечениях по его длине, например, у лопастей несущего винта число таких участков может быть 20 и более; не предусмотрены меры по предупреждению возможных смещений кривомера по поверхности объекта при его деформациях в процессе нагружения, вызывающих появление неконтролируемых погрешностей измерения кривизны; изгибная жесткость, определяемая по формуле (4) через кривизну ko, характеризует среднюю изгибную жесткость всего контролируемого участка, при этом искомая жесткость в среднем (расчетном) сечении участка остается неизвестной. Это связано с тем, что при выводе формулы (4) в исходное выражение (2) для изгибной жесткости EI(x) вместо кривизны k(x) в среднем сечении участка введена кривизна ko (3), которая, как кривизна окружности, имеет постоянную величину по длине участка, и в общем случае при переменной жесткости контролируемого участка не будет равна жесткости в его среднем сечении. Ввиду этого известный способ не позволяет выполнить оценку соответствия фактических (измеренных) жесткостей объекта с переменной по длине жесткостью расчетным данным, задаваемыми значениями жесткостей в ряде расчетных сечений объекта.This method, if used to determine the stiffness characteristics of an extended object with a variable length bending stiffness, has the following disadvantages: greater complexity, due to the need to perform multiple loading cycles of the object to measure the curvature of the controlled sections located in different sections along its length, for example, at the rotor blades, the number of such sections may be 20 or more; no measures are foreseen to prevent possible displacements of the gauge along the surface of the object during its deformation during loading, which cause the appearance of uncontrolled errors of measurement of curvature; the bending stiffness, determined by formula (4) through the curvature ko, characterizes the average bending stiffness of the entire controlled section, while the desired stiffness in the average (calculated) section of the section remains unknown. This is due to the fact that when deriving formula (4) in the original expression (2) for the bending stiffness EI (x), instead of the curvature k (x) in the middle section of the section, the curvature ko (3) is introduced, which, like the curvature of the circle, has a constant the value along the length of the section, and in the general case with variable stiffness of the controlled section will not be equal to the stiffness in its middle section. In view of this, the known method does not allow to evaluate the correspondence of the actual (measured) stiffnesses of an object with a variable stiffness in length to the calculated data specified by the stiffness values in a number of calculated sections of the object.

Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение точности определения характеристик распределения изгибной жесткости по длине протяженного объекта, с использованием кривомера для измерения изгибной деформации отдельных его участков.The aim of the invention is to reduce the complexity and improve the accuracy of determining the characteristics of the distribution of bending stiffness along the length of an extended object, using a gauge to measure the bending deformation of its individual sections.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения характеристик изгибной жесткости протяженных объектов, где объект консольно закрепляют на силовой колонне и с помощью механического кривизномера измеряют кривизну отдельных его участков, средние сечения которых располагаются в заданных расчетных сечениях, при изгибе объекта под действием заданной нагрузки, приложенной к свободному его концу, определяют изгибную жесткость как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на измеренную кривизну, в соответствии с заявляемым изобретением кривизну отдельных участков, расположенных в различных сечениях по длине объекта, измеряют путем последовательной перестановки кривизномера от сечения к сечению по реперным шайбам, предварительно наклеенным на поверхность объекта, сначала в исходном деформированном состоянии при изгибе под действием некоторой начальной нагрузки, а затем при изгибе после приложения заданной дополнительной нагрузки, после чего вычисляют кривизну каждого участка, соответствующую изгибающему моменту от заданной нагрузки, как разность значений кривизны, измеренной кривизномером в двух указанных деформированных состояниях объекта, и определяют изгибную жесткость в расчетном сечении как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на измеренную кривизну, умноженное на поправочный коэффициент, который предварительно находят расчетным способом по известным функциям распределения номинальных изгибных жесткостей объекта и изгибающих моментов, задаваемых при испытании, как отношение номинального значения средней кривизны участка к номинальному значению кривизны в среднем его сечении.The problem is solved in that in the method for determining the characteristics of the bending stiffness of extended objects, where the object is cantilever mounted on the power column and using the mechanical curvature meter, the curvature of its individual sections, the middle sections of which are located in predetermined design sections, is measured when the object is bent under a given load, applied to its free end, bending stiffness is determined as the quotient of dividing the bending moment in the middle section of the section by the measured curvature, respectively In accordance with the claimed invention, the curvature of individual sections located in different sections along the length of the object is measured by sequentially rearranging the curvature number from section to section along reference washers previously glued to the surface of the object, first in the initial deformed state when bent under a certain initial load, and then during bending after application of a given additional load, after which the curvature of each section corresponding to the bending moment from a given load is calculated as the difference between the values of the curvature measured by the curvature meter in the two indicated deformed states of the object, and determine the bending stiffness in the calculated section as the quotient of the division of the bending moment in the middle section of the section by the measured curvature, multiplied by the correction coefficient, which is previously found by calculation using known distribution functions nominal bending stiffnesses of the object and bending moments specified during the test, as the ratio of the nominal value of the average curvature of the plot to n in the nominal value of the average curvature in its cross section.

Реперные шайбы применяют для обеспечения точной установки и фиксации кривизномера относительно расчетного сечения, при этом реперные шайбы наклеивают на поверхность объекта парами в местах расположения двух крайних опор кривизномера, причем одну из шайб в паре изготавливают с конусной центрирующей поверхностью, а другую - с продольным клиновидным пазом.Reference washers are used to ensure accurate installation and fixation of the curvature meter relative to the calculated cross section, while the reference washers are glued onto the surface of the object in pairs at the locations of the two extreme supports of the curvature meter, one of the washers paired with a tapered centering surface and the other with a longitudinal wedge-shaped groove .

На фиг.1 представлена схема измерения изгибной деформации участка объекта кривизномером.Figure 1 presents a diagram of the measurement of bending deformation of a section of an object with a curvature meter.

На фиг.2 представлена схема расположения кривизномера на объекте.Figure 2 presents the layout of the curvature meter on the object.

На фиг.3 представлен вид в продольном разрезе крайних опор кривизномера, установленных шаровыми наконечниками в реперные шайбы.Figure 3 presents a view in longitudinal section of the extreme supports of the curvature meter installed by spherical tips in the reference washers.

На фиг.4 представлен вид сверху пары реперных шайб с конусным отверстием и клиновидным продольным пазом.Figure 4 presents a top view of a pair of reference washers with a conical hole and a wedge-shaped longitudinal groove.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

В предлагаемом способе используется кривизномер 1 (фиг.1 и 2), который схематически представляет собой раму с тремя опорами 2, 3, 4 (фиг.1 и 2), две из которых опоры 2 и 3 (фиг.1 и 2) жесткие, а одна из крайних опор - опора 4 (фиг.1 и 2) является подвижной и снабжена индикатором 5 (фиг.2) для измерения ее линейного перемещения h (фиг.1), обусловленного изгибом контролируемого участка объекта 6 (фиг.2). Размер а расстояния между крайними опорами 2 и 4 (фиг.1 и 2) определяет базу кривизномера 1 (фиг.1 и 2) и длину контролируемого участка.In the proposed method, a curvature meter 1 (FIGS. 1 and 2) is used, which schematically represents a frame with three supports 2, 3, 4 (FIGS. 1 and 2), two of which supports 2 and 3 (FIGS. 1 and 2) are rigid , and one of the extreme supports — the support 4 (FIGS. 1 and 2) is movable and is equipped with an indicator 5 (FIG. 2) for measuring its linear displacement h (FIG. 1) due to the bending of the controlled area of the object 6 (FIG. 2) . The size a of the distance between the extreme supports 2 and 4 (Figs. 1 and 2) determines the base of the curvature number 1 (Figs. 1 and 2) and the length of the controlled section.

Кривизномер 1 (фиг.1 и 2) как средство измерения изгибной деформации характеризуется следующими свойствами: кривизномером 1 (фиг.1 и 2) непосредственно измеряют стрелку прогиба f дуги поверхности деформированного участка в продольной плоскости объекта, при этом величина перемещения h, измеряемого индикатором 5 (фиг.2) кривизномера 1 (фиг.1 и 2), равна удвоенной величине стрелки прогиба: h=2f (фиг.1); кривизномером 1 (фиг.1 и 2) определяют кривизну дуги контролируемого участка, как кривизна дуги окружности со стрелкой прогиба f, проведенной через три точки x1, x2, x3 (фиг.1, 2) контакта опор 2, 3, 4 (фиг.1, 2) кривизномера 1 (фиг.1 и 2) с поверхностью объекта 6 (фиг.2), при этом связь кривизны с размером а базы кривизномера 1 (фиг.1 и 2) и величиной измеряемого перемещения h устанавливается следующей формулой кривизномера:Curvature number 1 (Figs. 1 and 2) as a means of measuring bending deformation is characterized by the following properties: curvature number 1 (Figs. 1 and 2) directly measure the deflection arrow f of the arc of the surface surface of the deformed section in the longitudinal plane of the object, while the amount of displacement h measured by indicator 5 (figure 2) curvature number 1 (figures 1 and 2) is equal to twice the magnitude of the arrow deflection: h = 2f (figure 1); curvature number 1 (figures 1 and 2) determine the curvature of the arc of the controlled area, as the curvature of the circular arc with the arrow of the deflection f drawn through three points x 1 , x 2 , x 3 (figures 1, 2) of the contact supports 2, 3, 4 (Fig. 1, 2) of the curvature number 1 (Figs. 1 and 2) with the surface of the object 6 (Fig. 2), while the relationship between the curvature and the size a of the base of the curvature number 1 (Figs. 1 and 2) and the measured displacement h formula of curvature number:

k o = 4 h / a 2 ,     (5)

Figure 00000005
k o = four h / a 2 , (5)
Figure 00000005

С помощью формулы кривизномера также рассчитывают вторую разностную производную функцию прогибов контролируемого участка по координатам трех точек на сетке с шагом, равным а/2:Using the formula of the curvature number, the second differential derivative function of the deflections of the controlled section is also calculated according to the coordinates of three points on the grid with a step equal to a / 2:

y'' = 4 ( y 1 2y 2 + y 3 ) /a 2 ,    (6)

Figure 00000006
y '' = four ( y one - 2y 2 + y 3 ) / a 2 , (6)
Figure 00000006

при этом в системе координат OXY, связанной с кривизномером 1 (фиг.1), точки x1, x2 и x3 (фиг.1 и 2) в сечениях по опорам 2, 3, 4 (фиг.1 и 2) кривизномера 1 (фиг.1 и 2) имеют следующие ординаты: y1=y2=0, y3=h. В результате формула (6) для второй разностной производной принимает вид, эквивалентный формуле (5) для кривизны ko:while in the coordinate system OXY associated with the curvature number 1 (figure 1), the points x 1 , x 2 and x 3 (figure 1 and 2) in sections along the supports 2, 3, 4 (figure 1 and 2) of the curvature number 1 (figures 1 and 2) have the following ordinates: y 1 = y 2 = 0, y 3 = h. As a result, formula (6) for the second difference derivative takes the form equivalent to formula (5) for the curvature ko:

y ' ' = k o = 4 h / a 2     (7)

Figure 00000007
y '' '' = k o = four h / a 2 (7)
Figure 00000007

Измерения кривизны и определение изгибной жесткости в заявляемом способе выполняют в следующем порядке.Measurement of curvature and determination of bending stiffness in the present method is performed in the following order.

Объект 6 (фиг.2), например лопасть, закрепляют на силовой колонне (не показана). По продольной оси объекта размечают положение расчетных сечений 7 (фиг 2), а также точек x1, x2 и x3 контакта опор 2, 3, 4 (фиг.1 и 2) кривизномера 1 (фиг.1 и 2) с поверхностью объекта 6 (фиг.2), при этом средняя опора 3 (фиг.1 и 2) кривизномера 1 (фиг.1 и 2) располагается в точке x2 расчетного сечения 7 (фиг.2).Object 6 (figure 2), for example, a blade, is mounted on a power column (not shown). On the longitudinal axis of the object mark the position of the calculated sections 7 (Fig. 2), as well as points x 1 , x 2 and x 3 of the contact of the supports 2, 3, 4 (Figs. 1 and 2) of curvature number 1 (Figs. 1 and 2) with the surface object 6 (figure 2), while the middle support 3 (figures 1 and 2) of curvature number 1 (figures 1 and 2) is located at point x 2 of the calculated section 7 (figure 2).

Для обеспечения точной установки и фиксации положения кривизномера 1 (фиг.1 и 2) относительно расчетного сечения x2 при выполнении измерения кривизны отдельных участков объекта 6 (фиг.2) используют реперные шайбы 8 и 9 (фиг.2, 3, 4). Их наклеивают на поверхность объекта 6 (фиг.2) парами с помощью двухсторонней клейкой подложки 10 (фиг.3, 4) в точках x1 и x2 контакта двух крайних опор 2 и 4 (1 и 2) кривизномера 1 (фиг.1 и 2). При этом шайба 8 (фиг.3 и 4) имеет конусную центрирующую поверхность, а шайба 9 (фиг.3 и 4) - продольный клиновидный паз, который при установке шайбы 8 и 9 (фиг.2) ориентируют вдоль продольной оси объекта.To ensure accurate installation and fixing the position of the curvature number 1 (Fig.1 and 2) relative to the calculated cross section x 2 when measuring the curvature of individual sections of the object 6 (Fig.2) using reference washers 8 and 9 (Fig.2, 3, 4). They are glued onto the surface of the object 6 (Fig. 2) in pairs using a double-sided adhesive substrate 10 (Figs. 3, 4) at the points x 1 and x 2 of the contact of the two extreme supports 2 and 4 (1 and 2) of curvature number 1 (Fig. 1) and 2). In this case, the washer 8 (Figs. 3 and 4) has a conical centering surface, and the washer 9 (Figs. 3 and 4) has a longitudinal wedge-shaped groove, which, when the washers 8 and 9 (Fig. 2) are installed, are oriented along the longitudinal axis of the object.

Измерения кривизны участков производят сначала в исходном деформированном состоянии объекта 6 (фиг.2) под действием некоторой начальной нагрузки, например собственного веса, а затем после приложения к свободному концу объекта 6 (фиг.2) дополнительно заданной поперечной нагрузки, при этом в каждом из деформированных состояний измерения производят сразу во всех расчетных сечениях, путем последовательной перестановки кривизномера 1 (фиг.1, 2) по длине объекта 6 (фиг.2) от сечения к сечению по реперным шайбам 8 и 9 (фиг.2, 3, 4).The curvature of the sections is measured first in the initial deformed state of the object 6 (Fig. 2) under the action of some initial load, for example, its own weight, and then after applying to the free end of the object 6 (Fig. 2) an additional specified transverse load, in each of deformed states of measurement are carried out immediately in all calculated sections, by sequentially rearranging curvature number 1 (Fig. 1, 2) along the length of the object 6 (Fig. 2) from section to section along reference washers 8 and 9 (Figs. 2, 3, 4) .

Кривизну каждого участка, соответствующую изгибающему моменту от заданной нагрузки, определяют как разность значений кривизны, измеренной кривизномером 1 (фиг.1 и 2) в двух указанных деформированных состояниях объекта 6 (фиг.2).The curvature of each section corresponding to the bending moment from a given load is determined as the difference between the values of curvature measured by curvature number 1 (Figs. 1 and 2) in the two indicated deformed states of object 6 (Fig. 2).

Изгибную жесткость в среднем сечении x2 контролируемого участка определяют как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении на измеренную кривизну, умноженное на поправочный коэффициент:The bending stiffness in the middle section x 2 of the controlled section is determined as the quotient of the division of the bending moment in the middle section by the measured curvature multiplied by the correction factor:

E I 2 = ( M 2 / k 0 ) F k ,     (8)

Figure 00000008
E I 2 = ( M 2 / k 0 ) F k , (8)
Figure 00000008

Поправочный коэффициент Fk компенсирует погрешность определения изгибной жесткости известным способом. Появление этой погрешности связанно с тем, что в известном способе определяют среднюю изгибную жесткость контролируемого участка как отношение изгибающего момента в среднем сечении к средней кривизне участка, измеренной кривизномером: EIo=M2/ko, в то время как искомую жесткость в среднем сечении контролируемого участка необходимо определять как отношение изгибающего момента в среднем сечении участка к кривизне в этом сечении: EI2=M2/k2. Отношение EI2/EIo=ko/k2 устанавливает связь между указанными двумя жесткостями, величина которого, вычисленная по номинальным значениям средней кривизны koном и кривизы k2ном в среднем сечении контролируемого участка, определяет значение поправочного коэффициента в формуле (8):The correction factor F k compensates for the error in determining the bending stiffness in a known manner. The appearance of this error is due to the fact that in the known method the average bending stiffness of the controlled section is determined as the ratio of the bending moment in the middle section to the average curvature of the section measured by the curvature meter: EIo = M 2 / ko, while the desired rigidity in the middle section of the controlled section must be defined as the ratio of the bending moment in the middle section of the plot to the curvature in this section: EI 2 = M 2 / k 2 . EI relationship 2 / EIo = ko / k 2 establishes a connection between these two stiffnesses, whose value is calculated from the nominal values of the average curvature prefecture ko and k 2nom curvature in the middle section of the controlled section, defines the value of the correction coefficient in the formula (8):

F k = k o н о м / k 2. н о м      (9)

Figure 00000009
F k = k o n about m / k 2. n about m (9)
Figure 00000009

При этом кривизну k2ном определяют как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на номинальное значение изгибной жесткости в этом сечении k2ном=M2/EI2ном, а кривизну koном находят в виде второй разностной производной (7), вычисляемой по координатам трех точек расчетной функции прогибов контролируемого участка в сечениях по опорам кривизномера.When this curvature k 2nom defined as the quotient of the bending moment in the middle portion of the cross section to a nominal value of bending stiffness in this section k 2nom = M 2 / EI 2nom and curvature ko prefecture are in the form of a second difference derivative (7) is calculated according to the coordinates three points of the calculated function of the deflections of the controlled area in sections along the supports of the curvature meter.

Соответствие фактических (измеренных) жесткостей объекта расчетным данным оценивают величиной относительной разности измеренных и номинальных значений изгибной жесткости в среднем сечении контролируемого участка.The correspondence of the actual (measured) stiffnesses of the object to the calculated data is estimated by the value of the relative difference between the measured and nominal values of the bending stiffness in the middle section of the controlled area.

Совокупность перечисленных новых признаков заявляемого способа определения изгибной жесткости с помощью механического кривизномера обеспечивает повышение точности и радикальное снижение трудоемкости, а также расширяет его возможности и области применения. Так, применительно к лопастям несущего винта этот способ может быть использован для решения широкого круга задач по контролю жесткостных характеристик на всех этапах цикла их разработки, производства и эксплуатации:The combination of these new features of the proposed method for determining bending stiffness using a mechanical curvature provides increased accuracy and a radical decrease in labor intensity, and also expands its capabilities and applications. So, in relation to the rotor blades, this method can be used to solve a wide range of tasks for controlling the stiffness characteristics at all stages of the cycle of their development, production and operation:

а) на этапе разработки в лабораторных условиях опытного производства: для оценки соответствия жесткостных характеристик опытных образцов лопастей проектным данным, для проверки влияния вводимых новых конструктивных решений на изменение жесткостных характеристик лопасти, для контроля состояния лопастей после проведения разного рода испытаний (тепловых, прочностных и др.);a) at the development stage in the laboratory conditions of pilot production: to assess the compliance of the stiffness characteristics of the prototype blades with the design data, to check the effect of the introduced new design solutions on the change in the stiffness characteristics of the blades, to monitor the condition of the blades after various kinds of tests (thermal, strength, etc. .);

б) в области серийного производства: для идентификации жесткостных характеристик каждой выпускаемой лопасти, для контроля стабильности качества изготовления лопастей; для оценки влияния вводимых уточнений или возможных отклонений режимов технологического процесса на изменение жесткостных характеристик лопастей;b) in the field of mass production: to identify the stiffness characteristics of each produced blade, to control the stability of the quality of manufacture of the blades; to assess the impact of the introduced refinements or possible deviations of the technological process modes on the change in the stiffness characteristics of the blades;

в) в эксплуатации: для оценки влияния на жесткостные характеристики лопастей эксплуатационных факторов (нагрев солнечным излучением, повышенная влажность и др).c) in operation: to assess the impact on the stiffness characteristics of the blades of operational factors (heating by solar radiation, high humidity, etc.).

Claims (2)

1. Способ определения характеристик изгибной жесткости протяженных объектов, заключающийся в том, что объект консольно закрепляют на силовой колонне и с помощью механического кривизномера измеряют кривизну отдельных его участков, средние сечения которых располагаются в заданных расчетных сечениях, при изгибе объекта под действием заданной нагрузки, приложенной к свободному его концу, и определяют изгибную жесткость как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на измеренную кривизну, отличающийся тем, что кривизну отдельных участков, расположенных в различных сечениях по длине объекта, измеряют путем последовательной перестановки кривизномера от сечения к сечению по реперным шайбам, предварительно наклеенным на поверхность объекта, сначала в исходном деформированном состоянии при изгибе под действием некоторой начальной нагрузки, а затем при изгибе после приложения заданной дополнительной нагрузки, после чего вычисляют кривизну каждого участка, соответствующую изгибающему моменту от заданной нагрузки, как разность значений кривизны, измеренной кривизномером в двух указанных деформированных состояниях объекта, и определяют изгибную жесткость в расчетном сечении как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на измеренную кривизну, умноженное на поправочный коэффициент, который предварительно находят расчетным способом по известным функциям распределения номинальных изгибных жесткостей объекта и изгибающих моментов, задаваемых при испытании, как отношение номинального значения средней кривизны участка к номинальному значению кривизны в среднем его сечении.1. A method for determining the characteristics of the bending stiffness of extended objects, which consists in the fact that the object is cantilevered on the power column and the mechanical curvature meter measures the curvature of its individual sections, the middle sections of which are located in predetermined design sections, when the object is bent under the action of a given load applied to its free end, and bending stiffness is determined as the quotient from dividing the bending moment in the middle section of the section by the measured curvature, characterized in that the curves the knowledge of individual sections located in different sections along the length of the object is measured by sequentially rearranging the curvature number from section to section by reference washers previously glued to the surface of the object, first in the initial deformed state when bent under the influence of a certain initial load, and then when bent after application predetermined additional load, after which the curvature of each section corresponding to the bending moment from the given load is calculated, as the difference between the values of curvature curvature meter in the two indicated deformed states of the object, and bending stiffness in the calculated section is determined as the quotient of dividing the bending moment in the middle section of the section by the measured curvature multiplied by the correction coefficient, which is previously found by the calculation method from the known distribution functions of the nominal bending stiffnesses of the object and bending moments set during the test, as the ratio of the nominal value of the average curvature of the plot to the nominal value of the curvature in the medium I eat it section. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для точной установки и фиксации кривизномера относительно расчетного сечения реперные шайбы наклеивают на поверхность объекта парами в местах расположения двух крайних опор кривизномера, при этом одну из шайб в паре изготавливают с конусной центрирующей поверхностью, а другую - с клиновидным продольным пазом. 2. The method according to claim 1, characterized in that for accurate installation and fixing of the curvature meter relative to the calculated cross section, the reference washers are glued onto the surface of the object in pairs at the locations of the two extreme supports of the curvature meter, while one of the washers in pair is made with a conical centering surface, and the other with a wedge-shaped longitudinal groove.
RU2013126054/28A 2013-06-06 2013-06-06 Determination of long object bending stiffness with help of curvature gage RU2535645C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126054/28A RU2535645C1 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Determination of long object bending stiffness with help of curvature gage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126054/28A RU2535645C1 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Determination of long object bending stiffness with help of curvature gage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013126054A RU2013126054A (en) 2014-12-20
RU2535645C1 true RU2535645C1 (en) 2014-12-20

Family

ID=53278059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013126054/28A RU2535645C1 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Determination of long object bending stiffness with help of curvature gage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2535645C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659861C2 (en) * 2016-09-07 2018-07-04 Ростовский вертолетный производственный комплекс Публичное акционерное общество "Роствертол" Universal device for determining rigidness characteristics of leaves bending in the plane of the thrust
RU2704753C1 (en) * 2018-10-08 2019-10-30 Ростовский вертолетный производственный комплекс Публичное акционерное общество "Роствертол" имени Б.Н.Слюсаря Universal device for comparing stiffness of rotor blades or helm rotors for bending in thrust plane
RU2745947C1 (en) * 2020-07-02 2021-04-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for determining bending rigidity of polymeric composite materials under different temperature conditions
RU2772081C2 (en) * 2020-07-30 2022-05-16 Акционерное общество Научная организация "Тверской институт вагоностроения" (АО НО "ТИВ") Method for determining the flexible rigidity of an object
CN118392417A (en) * 2024-04-01 2024-07-26 甘肃省特种设备检验检测研究院(甘肃省特种设备检验检测集团) Non-contact in-service wind power blade rigidity detection method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834428A1 (en) * 1979-04-12 1981-05-30 Серпуховское Высшее Военное Командноеучилище Им. Ленинского Комсомола Method of determination structure rigidity in bending
SU1714425A2 (en) * 1990-01-26 1992-02-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности Method for determining bending rigidity of flexible samples
US20020108449A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-15 Harjit Kohli Method and apparatus to detect faults in conduits
RU2435153C1 (en) * 2010-05-17 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" Apparatus for determining rigidness characteristics of anisotropic rods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834428A1 (en) * 1979-04-12 1981-05-30 Серпуховское Высшее Военное Командноеучилище Им. Ленинского Комсомола Method of determination structure rigidity in bending
SU1714425A2 (en) * 1990-01-26 1992-02-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности Method for determining bending rigidity of flexible samples
US20020108449A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-15 Harjit Kohli Method and apparatus to detect faults in conduits
RU2435153C1 (en) * 2010-05-17 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" Apparatus for determining rigidness characteristics of anisotropic rods

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659861C2 (en) * 2016-09-07 2018-07-04 Ростовский вертолетный производственный комплекс Публичное акционерное общество "Роствертол" Universal device for determining rigidness characteristics of leaves bending in the plane of the thrust
RU2704753C1 (en) * 2018-10-08 2019-10-30 Ростовский вертолетный производственный комплекс Публичное акционерное общество "Роствертол" имени Б.Н.Слюсаря Universal device for comparing stiffness of rotor blades or helm rotors for bending in thrust plane
RU2745947C1 (en) * 2020-07-02 2021-04-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for determining bending rigidity of polymeric composite materials under different temperature conditions
RU2772081C2 (en) * 2020-07-30 2022-05-16 Акционерное общество Научная организация "Тверской институт вагоностроения" (АО НО "ТИВ") Method for determining the flexible rigidity of an object
CN118392417A (en) * 2024-04-01 2024-07-26 甘肃省特种设备检验检测研究院(甘肃省特种设备检验检测集团) Non-contact in-service wind power blade rigidity detection method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013126054A (en) 2014-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Motra et al. Assessment of strain measurement techniques to characterise mechanical properties of structural steel
CN105527075B (en) Method and device for moment calibration for resonance fatigue test
CN108519175B (en) Variable-range soil pressure measuring method based on Bragg fiber grating
CN102313523B (en) Sensitivity calibration method of fiber Bragg grating strain sensor
RU2535645C1 (en) Determination of long object bending stiffness with help of curvature gage
Ocokoljić et al. Contemporary frame of measurement and assessment of wind-tunnel flow quality in a low-speed facility
CN105352800A (en) Fatigue crack propagation rate testing method of steel box girder
WO2015140945A1 (en) Fatigue tester
CN103115827A (en) Method for testing repeated loading four-point stiffness modulus of asphalt mixture
JP2014025862A (en) Strength testing apparatus and strength testing method for structures
CN209689818U (en) A kind of easy force sensor caliberating device
Kalita et al. Design and uncertainty evaluation of a strain measurement system
RU2595321C1 (en) Five-component strain-gage weigher
US2785569A (en) Wind tunnel force and moment measuring device
CN104299483B (en) A kind of bridge type Young's modulus combination instrument
KR20150004127A (en) Method of Estimating Displacement of a Structure based on Acceleration and Strain
RU127464U1 (en) STAND FOR MEASURING VERTICAL LOAD AFFECTING THE OBJECT OF AERONAUTICAL ENGINEERING
CN203364754U (en) Limit expansion rate measurement device for hole expansion tests
CN105571752A (en) Ultrasonic stress quantification measuring method for photoelasticity experiment
KR20180019396A (en) Similitude Law and Pseudodynamic Test Method of Reinforced Concrete Structure by Modifying Analytic Parameter Considering Measured Strain Data
CN109187184B (en) Soil pressure test demonstration system and method
CN108413861B (en) A kind of method of real-time of opening section thin walled beam constrained twisting deformability
CN109883611A (en) A kind of easy force sensor caliberating device and method
RU2659861C2 (en) Universal device for determining rigidness characteristics of leaves bending in the plane of the thrust
KR100934860B1 (en) External wind tunnel calibration device

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner