05. Измерения различных видов деформаций и определение напряжений по замеренным деформациям

С помощью тензорезисторов можно исследовать линейное и плоское деформированное состояние, а затем, использовав закон Гука, вычислить напряжения.

y

При линейном напряженном состоянии (растяжение - сжатие) известно направление главных напряжений, поэтому достаточно установить тензорезистор гак, чтобы база его совпадала с направлением действия  (рис.3.7,а). Определив экспериментально S , по закону Гука найдем  =Е  

Рис.3.7. Схемы расположения тензорезисторов для определения главных деформаций и напряжений:

а - линейное напряженное состояние ;б, в- плоское напряженное состояние

При плоском напряженном состоянии могут иметь место два случая:

1. Направления главных напряжений известны (например, кручение круглого бруса). Тензорезисторы устанавливаются так, чтобы базы их совпадали с направлениями главных напряжений _min и _max (рис.3.7,6). По замеренным и _max вычисляют главные напряжения

_max = E (_max+_min)/1- ²;

_min = E (_min +_max)/1- ². (2)

2. Направления главных напряжений неизвестны. В исследуемой точке устанавливаются три тензорезистора - розетки (рис.3.7,в, рис.3.5,6). По трем замеренным деформациям находят главные деформации

,

а затем по формулам (2) и главные напряжения.

Угол  (рис.3.7,в), определяющий направление главных напряжений нахо­дят из формулы

.

Следует подчеркнуть, что так как показания тензорезистора соответствуют среднему значению деформации в пределах площадки чувствительного элемента, то при большом градиенте напряжений нужно использовать малобазные тензорезисторы или решетки из них.

Тензорезисторы используются не только для непосредственного замера деформаций, но и в тензорезисторных преобразователях механических величин т.е. в устройствах, основанных на использовании упругих элементов (с наклеенными на них тензорезисторами), предназначенных для измерения сил, давлений перемещений, ускорений, параметров вибрации и т.д.

Контрольные вопросы

1. Перечислите типы существующих тензометров.

2. Достоинства тензорезисторов.

3. Недостатки тензорезисторов.

4. На чем основан принцип работы тензорезисторов?

5. Как устроен тензорезистор?

6. Как с помощью мостовой схемы замеряются изменения сопротивления тензорезистора?

7. Для чего нужен компенсационный датчик?

8. Какие материалы используются для изготовления тензорезисторов? Какими свойствами эти материалы должны обладать?

9. Виды проволочных тензорезисторов. Их достоинства и недостатки.

10. По каким признакам различают проволочные тензорезисторы?

11.Виды фольговых тензорезисторов. Их достоинства по сравнению с проволочными.

12. Полупроводниковые тензорезисторы, где они применяются.

13. Что такое база тензорезистора? На сколько групп делятся тензорезисторы по длине базы? Где используются тензорезисторы каждой группы?

14. Что такое номинальное сопротивление тензорезистора? Каковы пределы его изменения?

15. Когда лучше применять низкоомные, а когда высокоомные тензорезисторы?

16. Что называется коэффициентом тензочувствительности? Его величина у современных тензорезисторов.

17. Чем и какой величиной ограничиваются пределы применения тензорезисторов?

18. Как можно расширить пределы измерения тензорезисторов?

19. Какое напряженное состояние может быть исследовано с помощью тензорезисторов? Как устанавливаются тензорезисторы и определяются напряжения при линейном напряженном состоянии?

20. Как устанавливаются тензорезисторы и определяются главные напряжения при плоском напряженном состоянии, если известно направление главных напряжений?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4