Измерение деформаций и напряжений в элементах конструкций: Методические указания к лабораторному практикуму по дисциплине «Обследование, испытание зданий и сооружений», страница 2

Результатом измерения деформации в каждом канале является разность абсолютных величин конечного и начального показателей прибора соответственно при нагруженном и ненагруженном объекте.

Величину деформации находим по формуле:

,                          (2)

где- коэффициент тензочувствительности применяемых тензорезисторов;

 - показания прибора при ненагруженном объекте;

 - показания прибора при нагруженном объекте.

Величину напряжений находим из уравнения:

,                                                      (3)

где  - модуль упругости материала объекта;

 - величина измеряемой деформации в относительных единицах.

Подставляя выражение (2) в выражение (3) с модулем упругости для стали Е=2,1х10⁵ МПа и тензорезисторами типа 2ПКБ с коэффициентом тензочувствительности = 2,0 получаем

, МПа                                         (4)

Автоматический измеритель деформаций АИД-4 предназначен для измерения статических деформаций в элементах конструкций. Измерение деформаций осуществляется с помощью тензорезисторных датчиков методом нулевого отсчета.

Технические данные прибора АИД-4

1.Полный диапазон измерений в единицах относительных деформаций (ЕОД) – 1х10^-2.

2.Цена деления при работе с одним активным тензорезистором- 1х10^-5 ЕОД.

3.Сопротивление применяемых тензорезисторов от 100 до 400 Ом.

Прибор обеспечивает автоматическое измерение сопротивления датчиков внешнего полумоста путем использования схемы уравновешенного моста с реохордом.

При изменении сопротивления активного тензорезистора внешнего полумоста, в момент появления деформаций в элементе конструкции, в измерительной диагонали моста появляется напряжение , которое усиливается до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного двигателя. Вал двигателя, вращаясь в зависимости от фазы и величины , перемещает движок реохорда до положения, при котором . При этом угол поворота движка пропорционален изменению сопротивления активного тензорезистора и фиксируется положением стрелок на шкале прибора, отградуированной в единицах напряжения (деформаций).

Величина напряжений определяется аналогично вышеприведенным расчетам для ЦТМ-5:

, МПа                                            (5)

где и - соответственно показания прибора при нагруженном и ненагруженном объекте.

Рычажный тензометр типа ТР (тензометр Гугенбергера) состоит из корпуса, пары ножевых опор, рычажной системы, шкалы, регулировочного винта для начальной установки стрелки шкалы и арретира для установки рычажной системы в нерабочее положение (рисунок 3).

В нижней части корпуса 4 жестко присоединена неподвижная опора 13. На определенном расстоянии (база измерения = 20мм) в специальном гнезде располагается подвижная опора 12, которая жестко соединена с рычагом 6.

В верхней части корпуса под защитным колпачком находится каретка 2 с осью рычага-балансира 1 и стрелкой 7, которая шарнирно соединена с коромыслом 3 и рычагом 6. Пружина 5 обеспечивает постоянный контакт коромысла с рычагом и стрелкой.

Винт 17 служит для установки стрелки 6 в исходное положение перед измерением.

Отверстия 11, 14 служат для крепления прибора на элементе конструкции с помощью струбцины.

Если при нагружении элемента длина волокна изменилась на величину , то на такую же величину сместится подвижная опора тензометра. При этом стрелка прибора под действием системы рычагов (А, Б, В, Г) переместится из начального положения  в положение . Разность отсчетов по шкале пропорциональна величине , т. е.

,                                                   (6)

где .

Учитывая, что шкала тензометра проградуирована в единицах перемещения, получаем:

,                                              (7)