ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.06.2024
Просмотров: 66
Скачиваний: 0
необходимость вращения микрометренного винта перед каждым от счетом.
Установка рычажных тензометров требует (несмотря на просто ту этой операции) некоторого навыка — при недостаточном прижи ме опорных ножек возможно их «проскальзывание» при деформа циях материала; при излишнем же натяге возрастает трение в осях рычажных передач, влияющее на точность измерений.
Рис. 75. Рычажный тензометр с индикатором:
1 —испытываемый |
элемент; |
2 — корпус прибора; |
3 — не |
подвижная и 4 —подвижная |
ножки; 5 — ломаный |
рычаг; |
|
6 — ось вращения |
рычага 5; |
7 — штжЬтовый индикатор; |
|
|
/ —база тензометра |
|
Градуировка тензометров должна периодически повторяться, поскольку их увеличение /г, обусловленное соотношением плеч ры чагов, не остается стабильным (влияет даже самый незначитель ный износ опорных призм).
Установленные тензометры должны быть защищены от атмо сферных воздействий и освещения прямыми лучами солнца. Чувст вительны они также к сотрясениям и ударам.
Несмотря на все эти недостатки, механические тензометры при меняются как в лабораторных, так и в натурных условиях, в слу чаях проведения измерений в небольшом количестве точек, доступ ных для непосредственного снятия отсчетов. Применяются они так же для контроля показаний, получаемых с помощью тензометров иных систем.
5-6. Д ругие методы измерения деформаций
В лабораторных условиях при измерениях, требующих повышенной точности, применяются оптические и оптико-механические тензометры с включенными в их конструкцию легкими зеркальцами, создающими, как и в оптических клинометрах (см. рис. 68), невесомые «оптические рычаги». В таких тензометрах достигается увеличение до 10 тыс. раз. База их может быть доведена до 1 мм.
В малогабаритных оптических тензометрах для резкого уменьшения длины оптических рычагов используют автоколлимационные системы (световые лучи, отражаясь от зеркальной поверхности, проходят затем ту же оптическую систему в обратном направлении).
Для получения общего представления о возникающих деформациях наиболее простым и наглядным является метод лаковых покрытий, тонким слоем наноси мых на наблюдаемые участки поверхности конструкций и образующих, после вы сыхания лака, хрупкую пленку, плотно связанную с материалом. При деформа ции последнего в пленке образуются (при определенных значениях деформаций,
зависящих от состава примененного лака) хорошо заметные мелкие трещины, ориентированные нормально направлению максимальных удлинений. В сжатых зонах лаковое покрытие следует наносить после нагружения конструкции; о ха рактере деформаций в этом случае судят по трещинам, образующимся при раз грузке.
Для более детальных исследований при испытаниях моделей и отдельных элементов эффективен метод сеток, наносимых на наблюдаемую поверхность тон кими (порядка десятых миллиметра) штрихами. При загруженин объекта испы тания очертания сетки искажаются, давая отчетливое представление о направле нии и интенсивности возникших деформаций. После соответствующих замеров и
вычислений могут быть |
получены и требуемые числовые характеристики. |
В настоящее время |
все более широкое применение получает метод муаров, |
являющийся развитием метода сеток. При этом методе наблюдаемая сетка, на несенная непосредственно на поверхность или отраженная на ней от специально го экрана, фиксируется дважды (до и после деформации) на одном и том же фотоснимке, с той же позиции. Изображения сеток, накладываясь друг на друга, образуют на снимке характерные муаровые полосы, положение и очертание кото рых позволяет с большой точностью определять значения необходимых для оцен ки деформации параметров. Для ускорения обработки могут быть использованы автоматические считывающие устройства с передачей полученных данных на ЭВМ.
Среди прочих способов исследования напряженно-деформированного состоя ния материала следует в первую очередь отметить поляризационно-оптический ме тод, заключающийся в просвечивании поляризованным светом образцов, выпол ненных из оптически-активного материала.
В настоящее время этот метод начинает применяться с использованием отра женного поляризованного света и при испытаниях конструкций из обычных ма териалов; в этом случае оптически-актнвное покрытие в виде сплошного слоя на носят на наблюдаемую поверхность или наклеивают на нее заранее заготовлен ные гибкие фотоупругие пластинки.
Возможности использования рентгеновского излучения и применения поляри зованного ультразвука для оценки напряженно-деформированного состояния рас смотрены выше.
§ 6. Динамометры
При испытаниях строительных конструкций наряду со специаль ными применяются также динамометры обычного типа, используе мые и для других целей в строительной практике. Наиболее распро страненными из них являются динамометры, основанные на механи ческом принципе действия, с упругими элементами, соединенными со стрелкой или другим указателем, по положению которого бе рется отсчет по шкале. В большинстве случаев эти динамометры громоздки и тяжелы и не всегда обеспечивают необходимую точ ность и диапазон измерений.
В настоящее время все шире применяются электромеханические динамометры с тензорезисторами. На рис. 76, а показан тяговый динамометрический элемент в виде стального стержня круглого по перечного сечения, близкого по очертаниям к стандартным образ цам, используемым при испытании металла на растяжение; на рис. 76, б — кольцевой динамометр для сравнительно небольших сжимающих усилий, а на рис. 76, в —толстостенный цилиндр для измерения значительных сжимающих усилий. Показанные на этих схемах тензорезисторы как активные (рабочие), так и компенса ционные, расположены симметрично. Последовательное соединение
112
тензорезисторов в каждой группе исключает влияние возможной внецентренности приложения нагрузки. Рассматриваемые динамо метры компактны, не тяжелы и соответствуют предъявляемым к ним требованиям.
Рис. 76. Динамометрические элементы с тензорезисторами:
а — для измерения |
растягивающих усилий; |
б |
и в —то |
же, |
|||
для сжатия; 1 —сплошной стержень |
круглого |
сечения; |
2 |
— |
|||
кольцевой |
динамометр; 3 — толстостенный |
цилиндр; |
4 |
— |
|||
активные |
(рабочие) |
тензорезисторы; |
5 — компенсационные |
||||
|
|
тензорезнсторы |
|
|
|
|
|
В отдельных случаях используются динамометрические устрой ства других іконструкций, как например контрольная балка для из мерения усилий от подвижной нагрузки (см. рис. 43).
4*—3108
ГЛАВА V
ПР О В Е Д Е Н И Е И С П Ы Т А Н И Й
§1. Подготовительные работы
Большая трудоемкость и стоимость статических загружений, на ряду с трудностью (а в отдельных случаях и невозможностью) повторения испытаний требуют тщательной предварительной отра ботки их программы. Правильность ее выбора в значительной сте пени предопределяет как эффективность всей предстоящей работы, так и надежность всех данных, получаемых в результате испытания.
Перед началом испытаний должна быть проведена необходимая подготовка: смонтированы нагрузочные приспособления и подготов лена нагрузка; установлены подмости и ограждения; обеспечено, если это вызывается условиями испытаний, дополнительное освеще ние мест установки приборов; согласованы перерывы в эксплуата ции исследуемого объекта и т. д.
Предварительные подсчеты. Уточняется требуемая испытатель ная нагрузка и определяются соответствующие этой нагрузке зна чения перемещений, деформаций, напряжений и усилий, возникаю щих в исследуемых элементах конструкций.
Такие подсчеты являются продолжением перерасчетов, выпол няемых по результатам освидетельствования (см. выше раздел два, гл. IV) и производятся с учетом всех выявленных при этом отступ лений от проекта, уточненных характеристик материала, обнаружен ных ослаблений и т. д. В сооружениях с неявно выраженной расчет ной схемой (допускающей выбор нескольких возможных вариантов) предварительные подсчеты должны быть выполнены по всем этим схемам. Сравнение с результатами испытаний позволяет в дальней шем выбрать из них наиболее близкую к действительной работе сооружения.
Аналогично поступают в отношении модуля упругости и других характеристик материала^ если до начала испытания значения их не могут быть надежно определены. Эти подсчеты ведутся в преде лах возможных диапазонов с дальнейшим уточнением фактических значений по результатам испытаний.
§ 2. Размещение приборов
Перед испытанием составляется схема расположения измери тельных приборов с указанием их типа и характеристик. При этом учитываются следующие положения:
П4
1) измерения наиболее ответственных параметров, определяю щих работоспособность сооружения, следует (для исключения воз можности ошибок) дублировать, применяя приборы различного принципа,действия. Так, например, прогиб ферм, измеренный с по мощью прогибом еров, целесообразно проверять путем нивелиро вания;
2) к группам однотипных приборов добавляется контрольный, находящийся в тех же условиях, но расположенный на элементе, не участвующем в работе сооружения. Изменение показаний контроль ного прибора позволяет учесть влияние внешних факторов на результаты измерений и внести в них соответствующие по правки;
3) в то же время не следует без особой в этом необходимости увеличивать общее число устанавливаемых приборов. Лишние при
боры удлиняют снятие |
отсчетов и, не |
принося особой |
пользы, |
|
усложняют проведение |
испытаний |
и обработку их |
резуль |
|
татов; |
|
|
|
|
4) |
при прочих равных условиях приборы нужно устанавливать |
|||
там, |
где измеряемые показатели достигают наибольших значений. |
Нецелесообразно ставить приборы в зоне «нулевых» отсчетов (на пример, тензометры вдоль нейтральной оси изгибаемого элемента), поскольку даже небольшие погрешности измерений в данном случае
будут сильно искажать полу- |
|
|
|
|
|
||||
чаемые результаты. |
|
7 |
|
2 |
|
3 |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
2-1. Размещение приборов |
% — |
|
6 |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
при измерении прогибов |
|
|
|
|
|
||||
Чтобы |
определить |
про |
|
|
|
|
|
||
гиб балки |
с учетом осадки |
|
|
|
|
|
|||
опор, |
необходимо устано |
|
|
|
|
|
|||
вить не менее трех прогибо- |
|
|
|
|
|
||||
меров (рис. 77,а). При не |
|
|
|
|
|
||||
доступности |
опорных |
сече |
|
|
|
|
|
||
ний для установки приборов, |
|
|
|
|
|
||||
крайние прогибомеры |
сдви |
|
|
|
|
|
|||
гаются внутрь пролета с со |
|
|
|
|
|
||||
ответствующим учетом вли |
|
|
|
|
|
||||
яния |
этого |
смещения |
при |
Рис. 77. Расстановка |
приборов при из |
||||
обработке |
результатов ис |
||||||||
пытаний. |
|
|
|
мерении прогибов: |
|
||||
|
|
а — при |
доступности опорных сечений балки; |
||||||
Для уточнения очертаний |
6 — при |
крайних |
прогибомерах, |
сдвинутых |
|||||
упругой линии нагружаемых |
вдоль пролета; / — пролет |
балки; |
Т — расстоя |
||||||
элементов |
требуется |
боль |
ние между сдвинутыми прогнбомерами; / — |
||||||
шее |
число |
прогибомеров, |
прогиб |
среднего |
сечения |
с учетом осадки |
|||
опор; /' —частичное смещение среднего сече |
|||||||||
распределенных вдоль |
про |
||||||||
ния. зафиксированное при сдвинутых коайннх |
|||||||||
лета |
(см. рис. 49). |
|
приборах; 1, 2, 3 — прогнбомеоы |
115
2-2. Разм ещ ение приборов при измерении углов наклона
В балочных конструкциях 'наиболее целесообразно измерять по ворот опорных сечений ('рис. 78). В разрезных балках угол наклона упругой линии здесь является максимальным и вблизи опор почти не меняется, что позволяет без существенных погрешностей в ре зультатах измерений выбирать для установки приборов наиболее удобные позиции. Возможен также вынос клинометров и на консо ли балки за опорами.
Рис. 78. Установка приборов для измерения углов наклона:
/, 2 —клинометры; 3 —начальное положение оси балки; 4 — упругая линия изогнутой оси балки
Более сложный случай размещения клинометров при неизвест ной заранее ориентировке угловых перемещений (установка «розет кой») приведен выше на рис. 66.
2-3. Разм ещ ение приборов при измерении деформаций
Выбор позиций для крепления тензорезисторов, механических тензометров и других приборов, применяемых при определении де формаций, важен с точки зрения возможностей и полноты анализа напряженно-деформированного состояния исследуемого материала. Ниже кратко рассмотрены основные случаи, встречающиеся при ис пытаниях конструкций и их отдельных элементов.
И змерения при одноосно-напряж енном состоянии м атер и ал а —
при определении продольных деформаций (нормальных к попереч-
Рис. 79. Расстановка тензометров по периметру попе речного сечения стержней:
1—4 —тензометры, установленные перпендикулярно плоскости сечения
116
ным сечениям элементов) в стойках, колоннах, ригелях рам, поясах
ирешетке ферм, балочных конструкциях и т. д.
Вкачестве примера на рис. 79 показано несколько поперечных сечений *. Базы приборов на схемах ориентированы по направлению измеряемых деформаций, т. е. перпендикулярно плоскости чер
тежа.
Действие одной лишь продольной силы при отсутствии изгибаю щего момента. В сечении создается равномерное напряженное со стояние.
Для определения возникающих деформаций теоретически была бы достаточна установка одного лишь прибора. Считается, однако, необходимым проведение измерений не менее чем в двух точках (рис. 79, а), поскольку: 1) отсчет по одному лишь прибору недоста точно надежен ввиду возможности случайных погрешностей и 2) в отсутствии эксцентриситета приложения усилия необходимо убедиться по равенству показаний обоих приборов.
Совместное действие продольной силы и изгибающего момента.
В сечении создается неравномерное напряженно-деформированное состояние.
Если плоскость действия момента извебтна, то для измерения возникающих деформаций необходимо установить не менее двух приборов — в точках пересечения периметра сечения с плоскостью действия сил (иа рис. 79, а момент приложен в плоскости У). Для контроля целесообразно выбрать еще одну позицию для проведения измерений в наиболее напряженной зоне сечения. При небольшом расстоянии между крайними точками в плоскости действия момента (плечо h на рис, 79, а) установка контрольного прибора обяза тельна.
Если плоскость действия момента неизвестна, то необходима ус тановка трех приборов—для определения воздействий N, Мх и М у . Соответствующий пример приведен на рис. 79, б. На рис. 79, в показана та же установка, но с добавлением контрольного прибора.
Действие продольной силы, изгибающих моментов и изгибнокрутильного момента В. Для определения N, Мх, Мѵ к В требуется установить не менее четырех приборов. На рис. 79, г приведен со ответствующий пример для тонкостенного двутавра. И здесь целе сообразно включать дополнительно контрольный прибор.
Измерения при плоско-напряженном состоянии материала. Из мерять деформации в условиях плоско-напряженного состояния приходится при испытаниях листовых конструкций (резервуаров, газгольдеров и т. д.), балок-стенок и др.
Для уточнения напряженного состояния материала необходимо при этом устанавливать в рассматриваемой точке несколько тен зометров по разным направлениям. Наиболее удобно при этом применять тензорезисторы, приклейка которых в любом заданном направлении не вызывает затруднений. Количество тензорезисто-
* Примеры относятся к металлическим конструкциям, но те же соображения справедливы и для элементов из любых других материалов.
5—3108 |
117 |