2015-06-10
745
Схема лабораторной установки, предназначенной для определения напряжений в различных тонкостенных оболочках, представлена на рис. 3.
Установка состоит из трех экспериментальных сосудов 1, 2 и 3, ручного гидравлического насоса 4 и бака с маслом 5. Сосуд 1 включает в себя цилиндрическую обечайку и плоские днища, сосуд 2 – коническое и плоское днища, а сосуд 3 – сферическое и эллиптическое днища. В настоящей лабораторной работе изучаются напряжения, возникающие в сосуде 1,в егоцилиндрической обечайке. Сосуд 1 соединяется с насосом и баком с помощью вентилей В1 и В2, сосуд 2 – с помощью вентилей В3 и В4, сосуд 3 – с помощью вентилей В5 и В6. Давление, создаваемое в экспериментальных сосудах с помощью насоса, измеряется манометрами 6, 7 и 8 (тип МТП 16, ГОСТ2405-72, шкала 0-60 кгс/см2, кл. 1,0), установленными в верхней части каждого экспериментального сосуда.
Для измерения напряжений, возникающих в оболочках, используется метод электротензометрирования. Явление тензочувствительности металлов было впервые описано в 1881 г. русским физиком О.Д.Хвольсоном.
|
|
|
Рис. 3. Схема лабораторной установки:
1, 2, 3 – экспериментальные сосуды; 4 – ручной гидравлический насос; 5 – бак;
6, 7, 8 – манометры; 9 – блок коммутации; 10 – блок измерения; В 1 – В 6 – вентиля
Измерение деформаций и напряжений осуществляется с помощью тензодатчиков. Тензодатчик представляет собой проволочный датчик сопротивления. Это наклеенная на полоску бумаги тонкая, зигзагообразно уложенная проволочка толщиной 0,015 – 0,03 мм. К концам проволочки припаяны присоединительные провода. Тензодатчики наклеиваются на поверхность исследуемого элемента так, чтобы размер базы совпадал с направлением, в котором измеряются деформации. В нашем случае размер базы – 10 мм. При плотной приклейке проволочка удлиняется вместе с поверхностью исследуемого объекта, и её омическое сопротивление изменяется как показатель деформации. Правильно наклеенный датчик воспринимает деформации не только растяжения, но и сжатия. Относительное изменение сопротивления проволоки Δ R/R пропорционально её удлинению, т.е. Δ R/R = S ·ε, где S – коэффициент тензочувствительности материала проводника (безразмерная величина, зависящая от физических свойств материала), ε – относительная деформация. Для материалов, применяемых в датчиках, величина S колеблется от 2 до 3,5. Для константана, например, S = 2,0 – 2,1, для нихрома – 2,1 – 2,3, для элинвара – 3,2 – 3,5.
Так как напряженное состояние тонкостенных оболочек является двухосным, то для измерения напряжений в какой-либо точке необходима установка в ней двух тензодатчиков, расположенных под прямым углом друг к другу. В лабораторной работе проводится измерение меридианальных 
и кольцевых 
напряжений на четырех уровнях (расстояниях 
от края обечайки), для чего используются четыре пары тензодатчиков. Расположение и нумерация тензодатчиков на поверхности экспериментальной оболочки представлены на рис. 4.
|
|
|
Рис. 4. Схема расположения тензодатчиков на обечайке
Тензодатчики 1, 3, 5, 7 предназначены для измерения относительной меридиональной деформации 
, а тензодатчики 2, 4, 6, 8 – относительной кольцевой деформации 
. Наряду с ними имеется тензодатчик, который не деформируется при подаче давления в сосуд, соединённый по мостовой схеме, он служит для компенсации температурных погрешностей. Измерительный блок лабораторной работыобщий на всю лабораторию. Он выполнен на базе персонального компьютера со специальной измерительной схемой. Для подсоединения работы к измерительному блоку служит блок коммутации измерительных схем лабораторных установок. Подключение производится поворотным переключателем на 12 положений «НОМЕР РАБОТЫ». Номер настоящей работы 1. Для подсоединения к заданному тензодатчику служит поворотный переключатель «НОМЕР КАНАЛА» на 12 положений.
