3.2 Переміщення і деформації. Загальна характеристика засобів.

Найпоширеніший вид вимірювань у випробуваннях будівельних конструкцій – це вимірювання переміщень і деформацій.

Переміщення –це відхилення точок конструкції від початкового положення у вибраній системі координат. Ці відхилення можуть бути у вигляді лінійних зміщень, або кутів повороту перерізів.

Дослідника може цікавити переміщення об’єкта в цілому ( переміщення центра його ваги ) , переміщення окремих його точок відносно центра ваги, або взаємне переміщення окремих точок відносно одна одної. В останньому випадку вимірюють не тільки переміщення точок, а й відстань між ними ( базу ).

Деформація – це зміна форми тіла в результаті переміщень його точок. Можна сказати, що деформація – це відносне переміщення точок тіла на заданій базі. В фізичному розумінні деформація що визива зміну міжатомних відстаней та перегрупувань блоків атомів, які вивчаються у фізиці твердого тіла.

В теорії пружності та теорії пластичності розглядається безперервне тіло, яке приймається за розрахункову модель реального тіла. Тоді деформація – результат зміни відносного положення точок безперервного тіла, зв’язаного з їх, переміщеннями. У твердих тілах частіш усього розглядаються деформації, що виникли від дії механічних зусиль та зміни температури. Повну деформацію визначають шість величин ( компонент ), які є функціями трьох незалежних координат точок тіла. Ці функції повинні задовольняти шість рівнянь нерозривності деформацій Сен - Венана.

Техніка вимірювання переміщень та деформацій буде розглядатися нижче.

Вимірювання переміщень.

Переміщення точки в просторі U визначається довжиною вектора переміщень, що з’єднує початкове та кінцеве положення точки. Для вимірювання переміщення достатньо виміряти його довжину відносно початкового положення точки.

Для вимірювання переміщень використовуються різні міри довжини: метри, рулетки, індикатори годинникового типу, прогиноміри, геодезичні прилади (далекоміри) та найбільш точні прилади - лазерні інтерферометри.

Більш точні дані про ці прилади приведено в Главі 3.

Вимірювання и обробка деформацій.

Під деформацією розуміють відносну зміну розмірів конструкцій, тобто деформація це похідна від переміщення по довжині . В техніці вимірюваннь деформацій вимірюють зміну довжини потім результат ділять на довжину конструкції .

Поскільки деформації завжди є малимим, то вимірювання проводиться з підвищеною точністю. Для цього використовують спеціальні прилади тензоментри. До механічних тензометрів належать відомі тензометри Гугенбергера, Аістова та інш. Можуть використовуватися індикатори годинникового типу.

Широкого розповсюдження досягла електрична тензометрія. Де використовуються дротяні , фольгові та напівпроводникові електротензометри.

Визначення деформацій.

Відомо принаймні дев’ять визначень деформацій. При малих деформаціях шість з них дають приблизно одні й ті ж значення величин деформацій. При великих деформаціях значення значно розходяться.

Найбільш поширене визначення відносної деформації - як відношення відстані між двома точками після деформування l до початкової відстані l₀, тобто

1. ( 1.10)

2. Якщо віднести до кінцевої довжини, то

(1.11)

Розглянемо різницю між ними для великої деформації (=1), l=2l₀. Тоді ε₀=1, а ε=0,5, тобто ε₀ вдвічі більше ε_i.

3. Натуральна деформація εn=ln (1.12)

4. Лагранжева деформація (технічна) . (1.13)

5. Лагранжева деформація (тензорна) . (1.14)

6. Ейлерова деформація (технічна) . (1.15)

7. Ейлерова деформація (тензорна) . (1.16)

8. Деформація Гріна-Сен-Венана (тензорна) . (1.17)

9. Деформація Альманзі-Коші (тензорна) . (1.18)

10. Гібридне визначення _. (1.19)

Порівняння цих деформацій і їх, аналіз приведені в монографії Дюрелли А., Паркс В. Анализ деформаций с использованием муара. Пер.с анг.; –М.: Из-во Мир, 1974,-360 с.