2.6. Лабораторная работа № 7. Тарировка проволочных тензорезисторов

2.6.1. Общие сведения

Цель работы – установить зависимость между величиной отклонения показаний, регистрируемых реохордом измерителя деформаций ИД-70, и величиной деформации детали, регистрируемой проволочными тензорезисторами (датчиками омического сопротивления). Тарировка – градуировка средств измерения.

Метод измерения деформаций деталей машин и элементов конструкций проволочными тензорезисторами является одним из основных экспериментальных методов для исследования деформаций и напряжений. Наклеенный на деталь тензорезистор деформируется вместе с деталью. При этом изменяется длина базы тензорезистора и размеры поперечного сечения проволоки. Это вызывает изменение омического сопротивления тензорезистора. При растяжении проволоки сопротивление увеличивается, при сжатии – уменьшается.

Лабораторная работа проводится на специальном стенде, основные элементы которого: 1) стальная балка равного сопротивления консольного типа СМ-25В; 2) измеритель статических деформаций типа ИД-70; 3) комплект проволочных тензорезисторов; 4) электрическая розетка с переменным током напряжением 220 вольт.

Тарировочная балка представляет собой прямой стержень переменного сечения, нагруженного сосредоточенной нагрузкой на свободном краю. В инструкции к стенду указаны предельно допустимая нагрузка и величина относительной продольной деформации на поверхности балки при приложении сосредоточенной нагрузки.

Схема тарировочной балки: с наклеенными на ней рабочими датчиками (тензорезисторами) и приложенной сосредоточенной нагрузкой F и эпюра внутренних изгибающих моментов приводятся на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Схема тарировочной балки

Напряжения в наиболее удалённых от нейтральной оси точках произвольного сечения Z вычисляются по формуле (сжаты нижние волокна)

, (2.27)

где – ширина балки в произвольном сечении Z (на расстоянии Z от свободного правого края);

l – длина балки;

b₀ – ширина балки в первом слева сечении, где Z=l .

После подстановки в формулу (2.27) значений b(z) имеем

, (2.28)

где М_max – внутренний изгибающий момент в корневом сечении;

W_{x max} – момент сопротивления изгибу в корневом сечении.

Относительные продольные деформации в любой точке на поверхности балки будут равны между собой

. (2.29)

Теоретические значения продольных деформаций, подсчитанные по формуле (2.29), необходимо разделить на среднее значение показаний шкалы реохорда измерителя деформаций ИД–70 по четырём датчикам. Полученное значение цены деления К_Э необходимо сравнить с ценой деления шкалы реохорда по инструкции (К_И=10^-6 – цена деления прибора). Если расхождение не превышает величины погрешности, указанной в инструкции, то делается вывод, что прибор находится в исправном состоянии, в противном случае прибор подлежит освидетельствованию на предмет корректировки цены деления шкалы реохорда.