Основні характеристики тензорезисторів. Визначення коефіцієнта тензочутливості
При атестації тензорезисторів визначають до 14 характеристик: омічний опір R, коефіцієнт тензочутливості K, повзучість, гістерезис, вплив температури тощо. Оскільки всі тензорезистори не можуть бути індивідуально перевірені, їх тарують вибірково (5-10% від партії).
При визначенні коефіцієнта тензочутливості (2.2) величина задається тензорезистору за допомогою тарувальної балки, а відносна зміна опору R/R реєструється приладом мостового типу. Тарувальна балка у вигляді консолі рівного опору показана на рисунку 2.6.
Рисунок 2.6 - Тарувальна балка рівного опору:
1- сталева балка; 2- тензорезистори, що випробовуються
Основна властивість балки рівного опору полягає в тому, що деформації мають однакове значення на всій довжині прольоту балки. Таким чином постійна деформація поверхні балки служить еталонним значенням при порівнянні з показниками тензорезисторів, що таруються.
Фіброва деформація балки, визначена за законом Гука становить
(2.4)
Після перетворень маємо наступну залежність
(2.5)
де F- навантаження на консоль;
L/В - постійне для даної балки відношення;
t - товщина балки.
Для виміру відносної зміни омічного опору R/R тензорезистори наклеюють на поверхню балки на довільній відстані l і послідовно підключають до вимірювального ланцюга реєстраційного приладу. Балку навантажують ступенями. Для кожного тензорезистора по формулі (2.2) визначають коефіцієнт тензочутливості при заданому значенні деформації.
3 Статичне випробовування кроквяної ферми
3.1. Загальні вказівки
При теоретичному аналізі напружено-деформованого стану кроквяних конструкцій фактичні властивості матеріалу й дійсну геометричну схему конструкції заміняють ідеалізованими матеріалами і розрахунковою схемою конструкції. Це стосується і натурних конструкцій і моделей. Тому фактична робота конструкцій під навантаженням відрізняється від розрахункових припущень, неточність яких можна виявити порівнянням теоретичних результатів з даними експериментальних досліджень.
Аналітичний розрахунок ферм допускає, що у вузлах системи розташовані шарніри, осі всіх стержнів прямолінійні, розміщені в одній площині і перетинаються в центрі вузла. В стержнях такої ідеальної системи виникають тільки на осьові зусилля й нормальні напруження розподіляються рівномірно по перерізу елемента.
Але в реальних конструкціях виникають додаткові напруження від моментів через порушення центрування в вузлах ферми та викривлення окремих елементів. Тому стержні ферм працюють на позацентровий стиск чи позацентровий розтяг. Крім цього в елементах ферм виникають додаткові напруження від жорсткістю вузлів. Теоретичними розрахунками ці додаткові напруження не враховуються, але іноді можуть впливати на напружений стан елементів.
Найбільш помітно додаткові напруження проявляються ближче до середини довжини стержнів кроквяної ферми. Зафіксувати їх можливо за допомогою електротензометричних вимірювань.
Дійсну несучу здатність усієї ферми й окремих її елементів можна визначити тільки експериментальним дослідженням.
Таким чином, метою проведення експериментального дослідження кроквяної стальної ферми є:
визначити дослідні значення переміщень, деформацій, напружень і зусиль, що виникають у досліджуваних елементах конструкції;
набути досвід по установці і використанню приладів, запису й обробці отриманих експериментальних даних;
показати, як на підставі порівняння експериментальних величин напружень та прогинів з їхніми теоретичними значеннями можна отримати дані про дійсну роботу конструкції;
виконати порівняння експериментальних і теоретичних значень зусиль.
Експериментальні дослідження проводяться на сталевій зварній фермі прольотом 14,5 м, встановленій на випробувальному стенді кафедри КМДіП. Перерізи елементів ферми виконані з парних кутиків. Для забезпечення стійкості з площини ферма розкріплена тяжами до стіни і спеціальним стійкам.
Геометрична схема ферми з нумерацією вузлів показана на рисунку 3.1, загальний вигляд випробувального стенду – на фото 3.1.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
14
13
12
11
Рисунок 3.1 - Геометрична схема ферми
Фото 3.1 - Загальний вигляд стенду для випробування ферми
Фото 3.2 - Гідравлічний домкрат з траверсою для завантаження ферми
Фото 3.3, 3.4 - Багатоканальний тензометричний комплекс для вимірювання деформацій «ВНП-8»