SU1763859A1 - Способ определени касательных напр жений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам определени  прочностных характеристик материалов , преимущественно к измерению деформации материалов, и может быть использовано дл  раздельных замеров линейных и угловых деформаций объекта, при сложном одновременном воздействии различных нагрузок раст жени , сжати , изгиба , кручени  и сдвига и последующего определени  касательных напр жений. Изобретение позвол ет повысить точность способа определени  касательных напр жений за счет того, что устанавливают датчик измерени  линейных деформаций на объект так, чтобы ось чувствительности датчика была направлена под углом а к линии действи  нагрузок раст жени  и сжати , определ емых по формуле а - arc , a затем фиксируют показани  датчика до и после приложени  нагрузки и определ ют касательные напр жени  т по формуле г Е / L, где Е - модуль упругости первого рода, ,w - коэффициент Пуанссона; К tgcr /2; б - показани  датчика; L - база измерени , 2 ил. СО

Description

Изобретение относитс  к способам определени  прочностных характеристик материалов , преимущественно к измерению деформации материалов, и может быть использовано дл  раздельных замеров линейных углов деформаций объекта при сложном одновременном воздействии различных нагрузок раст жени  сжати , изгиба, кручени  и сдвига, и последующего определени  касательных напр жений.

Особенно эффективно применение способа в трубопроводах и стержневых системах .

Известен способ определени  касательных напр жений непосредственным измерением угла закручивани  образца при нагружении крут щим моментом (1).

Недостатками способа  вл етс  низка  точность за счет того, что к погрешности датчиков добавл етс  погрешность конструктивных элементов и возможность использовани  этого способа только на образцах.

Наиболее близким к за вленному способу  вл етс  способ определени  касательных напр жений при помощи установки на исследуемом объекте трех датчиков, так называемых розетки датчиков (2)

Наиболее существенным недостатком  вл етс  недостаточна  точность, за счет вли ни  погрешности измерений трех различных датчиков, а также ненадежность их работы при повышенных температурах и влажности.

XI

О

со

00

сл ю

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

Указанна  цель достигаетс  за счет того , что в способе определени  касательных напр жений, заключающемс  в том, что устанавливают датчик измерени  деформаций на исследуемый объект, прикладывают к объекту периодические нагрузки, фиксируют показани  датчика до и после приложени  нагрузок и определ ют по ним напр жени , датчик устанавливают на объект так, чтобы ось чувствительности датчика была направлена под углом а к линии действи  нагрузок, определ емым по отношению а arcctg ЈT , где/i -коэффициент Пуассона, а касательные напр жени  г определ ют по соотношению 6Е Г

,1 ШЈ 2

б - показани  датчика,

Е - модул  упругости первого рода;

L - база измерений .

В таблице в качестве примера приведены некоторые значени  коэффициента К, at /л .

г К

где К

0

/МЈПродАК /« ЈПродАВз па .

Подставив это выражение в (3) и выполнив преобразование, получим „ впродАВсоз2 Е прод.АВ-81п а

,

f cos a

ju cig2a , a arcctg ЈT

Зависимость (2) получена из следующих рассуждений.

Известно, что закон Гука дл  сдвига т уС (1), где г - касательные напр жени 

у-угол относительного закручивани  ,, В В

У-вТ

2(1 +/О рого рода дл  сдвига

модуль у пру гости втоТ .к. ВВ

1 KB1 д sin a sin a

BC ABcosa ,/г ctg2 a Подставив в (1) получим:

т-6Е

1

о

-

sin а cos а 2 (1 + )

tcfcr

Т.к. sin а cosa --Дг- ; А В L

А СП

TO r YTI a

1 +tgz«

Зависимость (1) получена из следующе- го рассуждени :

Известно, что относительна  поперечна  и относительна  продольна  деформации св заны между собой.

Јпопер. /W Епрод,

- коэффициент Пуассона; .

tnonep.j- , спрод.

Дл  каждого материала коэффициент Пуассона находитс  экспериментально, оп- редел ютс  относительные поперечна  и продольна  деформации и дел тс  друг на друга, т.е.

Јпопер. Јпрод

Из фиг.1 видно, что существует некоторый угол установки отрезка АВ к линии действи  напр жений, при котором его длина остаетс  неизменной.

Дл  этого проектируем на линию АВ деформации от продольной и поперечной деформации

BL cosa LB1sina(3)

т.к. BL ЈПрод KB Ј продАВсоза ,

или г

5Е

К

где

v 1„ tg a

К ГилиК 2

То по предлагаемой методике по показани м датчика (тензометра) дл  замера ли- нейных деформаций можно измер ть деформации (напр жени ) кручени  и сдвига .

На фиг.2 приведена схема, по сн юща  предлагаемый способ, где датчик линейных деформаций с базой АВ устанавливаютс  на исследуемом объекте 1 под углом о: к линии действи  периодически прикладываемой нагрузке раст жени  сжати  о , затем снимаем показани  датчика и пересчитываем касательные напр жени  по формуле (2).

Предложенный способ может быть осуществлен с помощью тензометра, выполненного на базе виброизмерительной аппаратуры ВН6-6ТМ.

Использование предлагаемого способа р пределени  касательных деформаций

обеспечивает по сравнению с известными большую точность за счет сокращени  количества датчиков, необходимых дл  получени  достоверной информации.

Кроме того, в насто щее врем  отсутствуют способы, позвол ющие измерить независимые линейные и угловые деформации не только на образцах, но и на объекте.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  касательных напр жений , заключающийс  в том, что устанавливают датчик измерени  деформаций на исследуемый объект, прикладывают к объекту периодические нагрузки, фиксируют показани  датчика до и после приложеГ

   0

   5

   ни  нагрузок и определ ют по ним напр жени , отличающийс  тем. что, с целью повышени  точности, датчик устанавливают на объект так, чтобы ось чувствительности датчика была направлена под углом а к линии действи  нагрузок, определ емым по соотношению а arcctg ЈГ , где (л, - коэффициент Пуассона, а касательные напр жени  г определ ют по соотношению 6Е Т

   1 tg« . 2vЈT 2 б - показани  датчика; Е - модуль упругости первого рода; L- база измерени .

   г К где К -

   п

   М

   Фиг. 2