Описание лабораторной установки. Схема лабораторной установки, предназначенной для определения напряжений в

Схема лабораторной установки, предназначенной для определения напряжений в различных тонкостенных оболочках, представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема лабораторной установки:

1, 2, 3 – экспериментальные сосуды; 4 – ручной гидравлический насос; 5 – бак;

6, 7, 8 – манометры; 9 – блок коммутации; 10 – блок измерения; В₁ – В₆ – вентили

Установка состоит из трех экспериментальных сосудов 1, 2 и 3, ручного гидравлического насоса 4 и бака с маслом 5. Сосуд 1 включает в себя цилиндрическую обечайку и плоские днища, сосуд 2 – коническое и плоское днища, а сосуд 3 – сферическое и эллиптическое днища. В настоящей лабораторной работе изучаются напряжения, возникающие в плоском днище сосуда 2. Сосуд 1 соединяется с насосом и баком с помощью вентилей В₁ и В₂, сосуд 2 – с помощью вентилей В₃ и В₄, сосуд 3 – с помощью вентилей В₅ и В₆. Давление, создаваемое в экспериментальных сосудах с помощью ручного насоса, измеряется манометрами 6, 7 и 8 (тип МТП 16 ГОСТ 2405-72, шкала 0 – 60 кгс/см²), установленными в верхней части каждого экспериментального сосуда.

Рис. 6. Схема расположения тензодатчиков на плоском днище

Для измерения напряжений, возникающих в оболочках, используется метод электротензометрирования.

Явление тензочувствительности металлов было впервые описано в 1881 г. русским физиком О.Д. Хвольсоном.

Измерение деформаций осуществляется с помощью тензодатчиков. Тензодатчик представляет собой проволочный датчик сопротивления. Это наклеенная на полоску бумаги тонкая, зигзагообразно уложенная проволочка толщиной 0,015 – 0,03 мм. К концам проволочки припаяны присоединительные провода. Тензодатчики наклеиваются на поверхность исследуемого элемента так, чтобы размер базы совпадал с направлением, в котором измеряются деформации. В нашем случае размер базы – 10 мм. При плотной приклейке проволочка удлиняется вместе с поверхностью исследуемого объекта, и ее омическое сопротивление изменяется как показатель деформации. Правильно наклеенный датчик воспринимает деформации не только растяжения, но и сжатия. Относительное изменение сопротивления проволоки Δ R / R пропорционально её удлинению, т.е. Δ R / R = S ·ε, где S – коэффициент тензочувствительности материала проводника (безразмерная величина, зависящая от физических свойств материала), – относительная деформация. Для материалов, применяемых в датчиках, величина S колеблется от 2 до 3,5. Для константана, например, S = 2,0 – 2,1, для нихрома 2,1 – 2,3, для элинвара 3,2 – 3,5. Так как напряженное состояние тонкостенных оболочек и днищ является двухосным, то для измерения напряжений в какой-либо точке необходима установка в ней двух тензодатчиков, расположенных под прямым углом друг к другу. В лабораторной работе проводится измерение напряжений на нескольких расстояниях от центра днища (радиусах r), для чего используются четыре пары тензодатчиков и ещё один тензодатчик – в центре днища. Расположение тензодатчиков на плоском днище представлено на рис. 6. Номер тензодатчика соответствует номеру канала на блоке коммутации.

Тензодатчики с нечетными номерами 1, 3, 5, 7, 9 предназначены для измерения относительной радиальной деформации , а тензодатчики 2, 4, 6, 8 – относительной кольцевой деформации . Наряду с ними имеется тензодатчик, который не деформируется при подаче давления в сосуд, соединённый по мостовой схеме, он служит для компенсации температурных погрешностей. Измерительный блок лабораторной работыобщий на всю лабораторию. Он выполнен на базе персонального компьютера со специальной измерительной схемой. Для подсоединения работы к измерительному блоку служит блок коммутации измерительных схем лабораторных установок. Подключение производится поворотным переключателем на 12 положений. Номер положения для настоящей работы – 2. Для подсоединения к заданному тензодатчику служит поворотный переключатtль на 12 положений.

Дата добавления: 2015-09-02