Статическая тарировка датчиков осуществляется на специальных установках, позволяющих достаточно просто и точно рассчитывать величины деформаций (напряжений) в тарировочных балочках.
В лаборатории используются два вида тарировочных балочек: плоская балочка прямоугольного сечения и плоская балочка равного сопротивления. На тарировочные балочки наклеивают датчики из той же партии, что и рабочие (датчики, наклеенные на исследуемые элементы конструкций или детали). Поскольку точность измерений деформаций при помощи тензодатчиков в большой степени зависит от качества их наклейки на исследуемые детали, то в лабораторной практике эту процедуру проводят заранее, поскольку процесс наклейки является достаточно ответственным и длительным.
В данной работе используются тарировочные устройства с готовыми к измерению балками.
На рис. 1.6 показана схема тарировочного устройства с плоской балочкой прямоугольного сечения на двух опорах, нагружаемой симметричными силами Р. Между опорами балочка подвергается чистому изгибу и, следовательно, в пределах пролета l имеет постоянную относительную деформацию поверхностных слоев для заданного прогиба f, что позволяет наклеивать датчики в любом месте по длине l.
Рисунок 1.6 – Тарировочная балочка прямоугольного сечения
Относительная деформация наружных волокон e определяется через прогиб f балки по формуле
, (1.9)
где d – толщина балочки, мм;
fmax – прогиб балки в центре пролета, мм;
l – расстояние между опорами, мм.
Датчик, наклеенный на тарировочную балочку, включают в плечо измерительного моста ( ). Для температурной компенсации наклеивается другой датчик на пластинку из такого же материала, что и балочка, и включается в компенсационное плечо моста (Rk).
Тарировка датчиков с прибором производится в следующем порядке. После автоматического уравновешивания моста делается начальный отсчет показаний прибора n 1 по шкале. Нагружая балочку с помощью винтовых рычагов, задается прогиб fmax = 4 мм. Прогиб измеряется индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм. После повторного уравновешивания моста делается отсчет показаний по шкале прибора n 2. Разница показаний D n = n 2 – n 1 показывает, сколько делений прибора потребовалось для балансировки измерительного моста после нагружения балочки. Тогда, подставив в формулу (1.9) все числовые значения (d = 6,5 мм, l = 207 мм), определим цену деления прибора для данной партии датчиков в относительных деформациях (отн. деф./ дел)
. (1.10)
Для определения цены деления прибора в напряжениях (МПа/дел, (кгс/см2)/дел) достаточно умножить на модуль упругости Е того материала, на который наклеивается датчик, т.е.
, (1.11)
где Е – модуль упругости металла, МПа (кгс/см2).
Тарировочная балка равного сопротивления (рис. 1.7) отличается тем, что при консольном изгибе деформации и напряжения в поверхностных волокнах будут везде одинаковы, что позволяет наклеивать тензодатчики в любом месте поверхности балки. С учетом того, что поверхность балки равного сопротивления намного больше, чем поверхность балки прямоугольного сечения, возможно одновременное тарирование многих тензодатчиков.
Процесс тарировки осуществляется следующим образом: с помощью переключателя подключаем тарируемый тензодатчик, наклеенный на балку равного сопротивления, к измерительному прибору (при нагрузке на балке Р = 0). Делается начальный отсчет n 1 показаний прибора. Балка нагружается заданной силой Р и вновь делается отсчет показаний прибора n 2. Разность отсчетов D n = n 2 – n 1 показывает число делений прибора, потребовавшееся для балансировки измерительного моста прибора после нагружения балочки силой Р.
Рисунок 1.7 – Тарировочная балка равного сопротивления
При нагружении балки силой Р в ее поверхностных волокнах (где наклеен датчик) возникают деформации, определяемые по формуле.
, (1.12)
где Р – сила, действующая на консоль балки, Н (кгс);
– коэффициент пропорциональности (для размеров балки заданных в мм, а силы Р – в Н : ; для размеров в см и силы в кгс : );
Е – модуль упругости материала балки, МПа (кгс/см2).
Тогда цена деления прибора в относительных деформациях (отн. деф./дел.)
. (1.13)
Цена деления прибора в напряжениях (МПа/дел, (кгс/см2)/дел)
(1.14)
Для того чтобы убедится, что при консольном изгибе балки деформации и следовательно напряжения в поверхностных волокнах балки в произвольном сечении, расположенном на расстоянии х от точки приложения силы (см. рис. 1.7) будут везде одинаковы, воспользуемся формулой для расчета напряжений в балке при изгибе:
, (1.15)
где – изгибающий момент в сечении х, Н∙мм;
– момент сопротивления поперечного сечения балки в том же сечении ( ), мм3.
Ширина балки в сечении х (см. рис. 1.7) может быть определена по зависимости
, (1.16)
где и – размеры балки.
Выполнив расчеты по формуле (1.15) при заданном значении силы Р, можно убедится в постоянстве напряжений при изменении х от 0 до l.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 1501.