Способ определения поперечной нагрузки на брус
Иллюстрации
Реферат
цУ774
ОП И(АНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.07.78 (21) 2642428/18-10 с присоединением заявки № (51) М. Кл.
G 01L 1/22
G 011 1/04
Государственный комитет
СССР (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (53) УДК 531.781 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения
А. П. Локтионов
Курский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ НАГРУЗКИ
HA БРУС
Изобретение относится к измерительной технике и может быль использовано при измерении перерезывающих сил и изгибающих моментов, возникающих в деталях машин, например в валах. 5
Известны способы измерения внутренних усилий в брусе, заключающиеся в регистрации перемещений, прогибов или углов поворота сечений на концах измерительного участка .(1, 2), 10
Их недостатком является невысокая точность измерений, так как фактически этими способами определяется стрела прогиба в средней части базы измерения, которая связана с перерезывающей силой и изгибающим моментом сложной неоднозначной функциональной зависимостью.
Наиболее близким к изобретению является способ измерения поперечной нагрузки, заключающийся в регистрации относи- 20 тельного прогиба и угловых перемещений сечений на концах измерительного участка бруса в системе координат, жестко связанной с его продольной осью в недеформированном состоянии, с последующим вычис- 25 лением величины нагрузки,(3).
Этот способ измерений также недостаточно точен из-за сложности его, так как требуется регистрация четырех параметров — углов поворота и линейных переме- 30 щений на двух концах измерительного участка бруса.
Целью изобретения является повышение точности определения поперечной нагрузки.
Эта цель достигается тем, что при регистрации изгибных деформаций на концах измеряют угол поворота центральных частей поперечных сечений этих концов относительно друг друга; измеряют перемещение центра тяжести одного поперечного сечения относительно нормали к центру тяжести второго и по их сумме судят о величине поперечной нагрузки.
На фиг. 1 схематически показаны упругая линия бруса и поперечные сечения на концах измерительного участка; на фиг, 2— консольный брус, нагруженный на конце силой Р.
На чертежах обозначены упругая линия
1 бруса, поперечные сечения 2 и 3 на концах измерительного участка А — Б, нормаль 4 к сечению 2 в его центре тяжести, сила Р, приложенная к брусу, относительный угол <р поворота центральных частей поперечных сечений 2 и 3, относительное перемещение б центра тяжести сечения 3 и нормали 4 под действием силы Р, перерезывающая сила Q, изгибающий момент М> в сечении А.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Из теории упругости известна зависимость перемещения б и угла поворота под действием силы P от параметров бруса.
Например, для прямоугольного бруса
Рсаа PLa2 Раз
5=
21G 2Е! 6Е!
Р1-а
9= (1) 10
2ЕI
EI пг а А и и—
) тА
В и
Я= + ! г, о и A — / + 9 тА тА (2) З0
Масштабные коэффициенты предварительно определяются экспериментально при тарировке или теоретически по известным из теорий изгиба формулам для данной конкретной формы бруса.
Подставив выражения (1) в уравнения 40 (2), получим:
1 (Pc a PLa2 Pa )
А,, 210 2Е1 6ЕI j
1 / Рс а PLa2 Ра ! гт.4 (2IG 2ЕI 6EI j
+ птл Рlа Ра
Приняв а / с Е1 а/2, n „— — 1 — 3—
3 а G) 55 где а — длина измерительного участка
А — база измерения; с — полувысота сечения бруса;
EI — жесткость на изгиб бруса;
G — модуль сдвига материала бруса;
L — расстояние между точкой приложения силы P и точкой А измерительного участка.
Составляющие поперечной нагрузки в сечении 2 — перерезывающая сила Я=Р и изгибающий момент М= — PL связаны сизмеряемыми величинами б и q> через соответствующие масштабные коэффициенты
Найдем: тА = 1+6 —
Соответствующим выбором масштабного коэффициента можно измерять изгибающий момент не только на измерительном участке, но и за его пределами, например, если необходимо измерить изгибающий момент М вЂ” P(L L1) в сечении, удаленном от точки приложения поперечной силы P на расстояние L — L>, то (г,+a — — )
Таким образом, предлагаемый способ определения поперечной нагрузки позволяет уменьшить число необходимых измерений до двух, что упрощает процесс определения нагрузки и повышает точность.
Формула изобретения
Способ определения поперечной нагрузки на брус, заключающийся в измерении изгибных деформаций на концах измерительного участка, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измеряют угол поворота центральных частей поперечных сечений концов измерительного участка бруса относительно друг друга, измеряют перемещение центра тяжести одного поперечного сечения относительно нормали к центру тяжести второго, и по их сумме судят о величине поперечной нагрузки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авдеев Б. А. Испытательные машины и приборы. М., Машгиз, 1957, с. 176.
2. Патент США № 3390575, кл. 73 — 141, опублик. 1968.
3. Справочник машиностроителя. Под ред. С. В. Серенка. М., ГНТИМЛ, 1962, с. 572 (прототип).
777496 фиа 2
Составитель И. Папий
Техред А. Камышникова Корректор й. Федофовй
Редактор Ж. Рожкова
Типографий пр. Сапунова, 2
Заказ 2413/9 Иэд. № 555 Тираж 1033 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5