Устройство для измерения внутреннихмеханических напряжений

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i»838439

l i" л .; Ь",а,, ф =.=:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 02.1079 (21) 2823516/18-10 (51)М. Кл з с присоединением заявки Йо

G 01 L 1/14

Государственный комитет с.сср ио делам изобретений. и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 150681 Бюллетень N9 22 (53) УДК 531.781 (088. 8) Дата опубликования описания 150681

С.В. Лесковец, Л.Н. Фомица и Л.A. Рельфа д "(;,:;:,:-:"-

Р

I "«)

1

Новополоцкий политехнический институт К;,:. г;;-:,-! (72) Авторы изобретения (71) 3а яв итель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННИХ

МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИИ

Изобретение. относится к технике измерения механических напряжений и может быть использовано для исследования напряженного состояния внутри сред с упругими и вязкоупругими свойствами.

Известны устройства для измерения внутренних механических напряжений, содержащие полупроводниковые и пьеэо- 10 электрические чувствительные элементы (1) (2) и (3), Однако данные устройства оценивают напряжение состояния по величине напряжений на измерительном преобразователе, искажений из-за того, что модуль упругости его не соответствует модулю упругости среды.

Известно также устройство, содержащее цилиндрический чувствительный элемент иэ пьезокерамики, соединенный 20 с тензодатчиками. Для фиксации усилий, воздействующих на торец чувствительного элемента под углом, оно содержит пециальный кольцевой якорь (4) .

Однако ввиду того,. что такой тензометр сам. оказывает искажение напряжений в среде в месте своей установки, возникают дополнительные погрешности измерения ° Кроме того, замер деформаций среды производится не в месте установки чувствительного элемента, что может вызвать погрешности,. связанные с неоднородностью материала по сечению. Вызывает ряд неудобств также отдельная установка этого тензометра. При этом возникают неточности в ориентации тензометра-и чувствительного элемента.

Цель изобретения — повышение точности измерения механических напряжений.

Для достижения этой цели в устройстве закрепляют по контуре торцов пьезоэлемента консоли, выполненные в виде лепестков, на поверхности которых установлены тензодатчики.

Консоли выполняются в виде лепестков для оказания возможно мень- шего возмущающего воздействия в среде и пОлучения максимальной чувствительности устройства.

Такая конструкция позволяет расположить в непосредственной близости чувствительный регулируемый элемент концентратор напряжения и датчик деформаций среды, и объединить их в виде цельного блока.

838439

На фиг. 1 показано устройстно, общий вид (разрез А-A на фиг. 2) на фиг. 2 — электрическая схема соединения элементов устройства, вид сверху.

Цилиндрический чувствительный элемент 1 (фиг. 1) выполнен из пьезо1керамики, например из ЦТС-19. К его торцам прикреплены консоли 2 в виде лепестков. Материалом для них сЛужит упругая сталь толщиной 0,10,3 мм. Для лучшего заполнения пространства между консолями и материалом верхние и нижние консоли сдвинуты друг относительно друга..

На поверхности выполнены тенэодатчики 3 (R, — Н4), соединенные в мостовую схему.

С мостовой схемы напряжение разбаланса поступает на усилитель, нагрузкой которого является ренерсивный двиГатель. Вад двигателя соединен с регулятором напряжения, а выход регулятора напряжения связан с чувствительным элементом 1 и вольтметром.

Устройство работает следующим образом.

При установке внутри конструкции, например из эпоксидной смолы, и нагружении в среде, наблюдается концентрация напряженйй над чувствительным элементом 1, вызванная различием модулей упругости среды и чувствительного элемента. Это вызывает различные деформации элемента 1 между торцами и свободных концов консолей мЕжду собой в направлении действия измеряемого напряжения б (фиг. 1). Происходит изгиб консоли.

При сжимающем напряжении тенэорезисторы 3, расположенные на внутренних сторонах консолей между чувствительным элементом 1 испытывают сжатие, а на наружных — растяжение, и наоборот — при растягивающем напряжении. На выходе мостовой схемы (фиг. 2) поянляется напряжение разбаланса, которое подается на выход усилителя, нагрузкой которого служит реверсивный двигатель.

Вал двигателя приходит но вращение и перемещает ползунок напряжения, изменяя тем самым величину электрического напряжения, поданаемого чувствительным элементом 1. От приложенного электрического напряжения и при равенстве его деформаций деформациям среды, двигатель прекращает вращение и, соответственно, увеличение напряжения, прикладынаемого к обкладкам элемента 1, так как напряжение раэбаланса на выходе мостовой схемы при этом равно нулю, По величине напряжения, прикладываемого к обкладкам чувствительного элемента 1 и контролируемого вольтметра, оценивается величина внутренних нормальных механических ю напряжений 5

Изобретение позволяет повысить

20 точность измерения внутренних механических напряжений.

Формула изобретения

Устройство для измерения внут1 ренних механическмх напряжений, содержащее цилиндрический чувствительный элемент иэ пьеэокерамики, соединенный с тензодатчиками, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения по контуру торцов чувствительного элемента закреплены консоли, выполненные в виде лепестков, на поверхности которых установлены тенэодатчики.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельстно СССР

40 9 210436, кл. G 01M 9/06, 21. 03. 66.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 239620, кл. G 01 1/16, 01. 09. 65 °

3. Авторское свидетельство СССР

9 684344, кл. G 01 M 1/16,11.11.77.

45 4. Авторское свидетельство СССР

9 479967, кл, G 01 Ж 1/14,04.04,73 (прототип), 838439

Я-А

См,Ру

Фиг. 2

Тираж 907 Подписное

ВЧИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., Д. 4/5

Заказ 4411/60

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Троицкий

Редактор Н. Ромжа Техред Ж. Кастелевич Корректор Ю. Макаренко