4. Методы измерений

Испытательные машины, оборудование, приборы, измерительные инструменты созданы для проведения испытаний материалов с определением механических характеристик, а также исследований деформаций и напряжений в деталях.

Следует выделить два основных метода измерений в лабораториях сопротивления материалов: визуально-технический и тензометрический.

Визуально-технический метод широко распространен при определении механических характеристик материалов: показания снимаются исследователями визуально или с помощью технических средств по показаниям приборов без применения тензодатчиков. Порядок проведения измерения этим методом изложен в последующих описаниях выполнения лабораторных работ.

Тензометрический метод основан на использовании специальных датчиков, аппаратуры, оптических и физических свойствах материалов. Общий метод тензометрии включает следующие принципы выполнения измерений: непосредственное тензометрирование, поляризационно-оптический (фотоупругости), муаровых полос, рентгенографический, хрупких покрытий, гальванических покрытий [7].

Из перечисленных принципов проведения измерений в учебных лабораториях наиболее прост в использовании принцип непосредственного тензометрирования, основанный на применении тензометров разного типа: механических, оптических, пневматических, механотронных, электролитических, потенциометрических, емкостных, индуктивных, пьезоэлектрических, тензорезисторов. В учебных лабораториях в подавляющем большинстве тензометрических измерений используются тензорезисторы и механические тензометры.

1. Механические тензометры

Механические тензометры были изобретены до появления тензорезисторов и позволяли определять деформации деталей с помощью механических преобразователей. Наиболее известны рычажные тензометры и торсиометры. Рычажные тензометры измеряют линейную деформацию, торсиометры – угловую деформацию.

Торсиометры используются для измерения углов закручивания при кручении стального образца (рис. 1.8)

Рис. 1.8. Торсиометр:

1 – образец; 2 – кольцо; 3 – фиксатор; 4 – рычаг; 5 – опорная призма; 6 – индикатор

Торсиометры марки ТР-100 имеют базу измерения l=100 мм, а марки ТР-50 имеют базу измерения l=50 мм. Кольца торсиометра 2 закрепляются на образце 1 с помощью фиксаторов 3. На рычаге 4 закреплена опорная призма 5, в которую опирается ножка индикатора 6. При закручивании образца одно из колец поворачивается, индикатор показывает линейное перемещение, которое при делении на длину R определяет угол закручивания.

1.4.2. Лабораторная работа № 1. Основы электротензометрии

1.4.2.1. Основные положения

Цель лабораторной работы – ознакомление и изучение устройства тензорезисторов и их подключения в электрическую цепь для определения деформаций.

Электротензометрия – преобразование деформаций твердых тел в изменении сопротивления электрической цепи тензометра омического сопротивления (тензорезистора).

Тензорезисторы позволяют дистанционно измерять статические и динамические деформации деталей машин и элементов конструкций с высокой точностью. Тензометрические электрические цепи состоят из двух частей: тензорезисторы, установленные на деталь, соединенные электрическими проводами в схему и измерительные устройства, регистрирующие деформации.