Устройство для измерения деформаций объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций различных материалов и конструкций. Цель изобретения . :;..; :.;: ;.;; ;, 2; ;..-,.....7 ...;,.. ;. {расширение диапазона измеряемых деформаций . Для этого устройство, содержащее корпус, источник света, марку и оптический регистратор с отсчетным приспособлением и предметным столиком, снабжено угловым экраном, расположенным между маркой и предметным столиком; выполненным с плоским прозрачным экраном с нанесенной на него координатной сеткой в виде двух полупрозрачных пластин. связанных между собой по ребру с возможностью независимого поворота и фиксаций каждой относительно друг друга и корпуса. Регулируя угол раскрытия экрана, можно регулировать рэамер проекции марки и тем самым вмещаемость её изображения в поле зрения оптического регистратора. Это позволит регистрировать значительные отклонения марки при сильных деформациях испытуемого образца, 6 ил. . ..;. С/) С

„„5Q„„1796894 А1 союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 В 11/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 — расширение диапазона измеряемых деформаций. Для этого устройство, содержащее (21) 4937398/28 (22) 16.04.91 (46) 23;02.93. Бюл. hL 7 корпус, источник света, марку и оптический (71) Научно-йроизводственноеобъединение регистратор с отсчетным приспособлением

Ilo осушенйю месторождений полезных ис- и предметным столиком, снабжено угловым копаемых и специальным горным работам

»ВИОГЕМ" экраном, расположенным между маркой и предметным столиком, выйолненным с пло(72) M.À.Ñèäeëüíèêoâ, 8.8,бутюгин, E.Â.Ëû- ским прозрачным экраном с нанесенной на чагин и К.И.Фоменко . :: него координатной сеткой в виде двух полу(56) Экспериментальнь1е методы исследова- прозрачных пластин, связанных между сония деформаций и напряжений. — Киев. Набой по ребру с возможностью независимого укова думка, 1981, с.144-145.

Авторское свидетельство СССР поворота и фиксации каждой относительно друг друга и корпуса, Регулируя угол рас1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций различных материалов и конструкций, Известно оптика-механическое устройстао для.измерения деформаций, которое

" включает тензометр, состоящий из двух стоек, соединенных пружинным шарниром, гибкой упругой пластины, соединяющей верхние концы стоек и зеркала; жестко закрепленного на пластине; источник света; оптический регистратор с отсчетным приспособлением — микроскоп с измерительной шкалой. При деформации исследуемого образца, на котором крепятся стойки тензометра, происходйт поворот их верхних концов. фиксируемый оптическим регистратором.

Н едостаток — громоздкость конструкции,,неполнота информации о деформации. а также непригодность указанного устройства для измерения объемных деформаций низкомодульных материалов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения деформаций, содержащее корйус, источник света, оптический регистратор с предметным столиком и отсчетным приспособлением (шкалой отсчета в микроскопе), три световода изображения, входные торцы которых расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях корпуса, а выходные торцы — в одной плоскости предметного столика, арку, закрепленную на исследуемом ббразце, и выполненную в виде объемного геометриче . М 1265470, кл. 6 01 В 11/16, 1985.. крытия экрана, можно регулировать размер (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ.ИЗМЕРЕНИЯ ДЕ- . проекции марки и тем самым вмещаемость . ФОРМАЦИЙ ОБЬЕКТА ; - ее изображения в поле зрения оптического (57) Изобретение относится к измеритель- регистратора. Это позволит регистрировать ной технике и можетбыть использованодля значительные отклонения марки при сильизмервния деформаций различных матери- ных деформациях испытуемого образца. 6 алов и конструкций. Цель иьобретения — ил.

1796894 ского тела, отсчетные элементы которого . расположены в зоне входных торцов, При деформации образца марка смещается относительно входных торцов световодов. Перемещение проекции каждого из трех отсчетных элементов марки измеряют с помощью шкалы отсчета соответствующего из трех окуляров оптического регистратора.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и снятия отсчетов, невозможность испытания уйзкомодульных материалов, так как при . больших значениях деформации отсчетные элементы марки будут выведены из зоны входных торцов, размер которых 4 мм.

Кроме того, глубина резкости изображения в световоде составляет несколько миллиметров, поэтому условием работоспособности устройства является достаточно малое расстоянив От входногО торца световодз до отсчетного элемента марки, что создает неудобства в эксплуатации, Цель изобретения — расширение диапазона измерения деформаций, Использование предлагаемого устройства позволит измерять линейные и угловые деформации не только высокомодульных, но и низкомодульных материалов.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения деформаций обьектз, содержащее корпус и последовательно установленные в нем источник излучения, марку, предназначенную для скрепления с обьектом, и оптический регистратор, включающий предметный столик, снабжено экраном, выполненным иэ двух полупрозрачных пластин, скрепленньг, ребрами с возможностью независимого поворота каждой пластины относительно оси крепления, и установленным в корпусе между предметным столиком и маркой таким образом, что ось крепленйя перпендйкулярнз оптической оси устройства, предметный столик выполнен в виде плоского прозрачного экрана с координатной сеткой, з марка — в виде

ПЛОСКОГО МНОГОУГОЛЬНИКЗ.

На фиг.1 показана схема устройства; нз фиг.2 — узел крепления экрана в корпусе, разрез; на фиг.3 — узел поворота и крепления предметного столика к корпусу, сечения; на фиг.4 — оптико-кинемзтическая схема устройства; нз фиг,5 — положение проекции марки в поле зрения окуляра до деформации; на фиг.6 — положение проекции марки в поле зрения окуляра после деформации.

Устройство содержит корпус 1 (фиг,1), последовательно расположенные в нем источник света 2..марку 3, предназначенную для закрепления нз испытуемом образце 4 (нзпример, с помощью штока 5) и выполненную в виде плоского выпуклого многоугольника (напр, квадратной пластинки или рамки), экран 6, выполненный из двух полупрозрачных(мзтовых) пластин 7, связанных между собой с помощью механизма их поворота и фиксации (см. фиг,2), включающего опорный стержень 8, прикрепленный к корпусу 1 и проходящий через две регулировоч10 ные втулки 9, к которым жестко прикреплены пластины 7 (по их ребру), причем втулки 9 имеют возможность вращения независимо друг от друга вокруг стержня 8 и фиксации (к нему) с помощью винтов 10;

15 предметный столик 11, снабженный плоским прозрачным экраном 12 с нанесенной на него координатной сеткой 13; окуляр 14 (напр, нивелир или микроскоп со шкалой отсчета), Плоский экран 12 предметногосто20 лика 11 имеет возможность поворота в горизонтальной плоскости и снабжен отсчетным лимбом 15 для определения углов смещения (фиг.3). Столик 11 и окуляр 14 установлены на опоре 16 корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

Деформируемый образец 4 устанавливают на нагрузочное приспособление (на фиг, не показано). К образцу крепят марку 3

30 с помощью штока 5. Корпус 1 располагают так, чтобы марка 3 находилась в зоне оптического регистратора. Затем пластины 7 экрана 6 фиксируют на таком угле Р, который обеспечивает улавливание максимальной

35 проекции А> 5> марки 3 (напр., при ее мак1 1 симальном удалении А1Б1 от экрана 6 — cM, фиг.4). Фиксируемый угол Р согласно схеме нз фиг.4 имеет рабочие пределы,Враке и/4ин.

При любом угле в этих пределах экран 6

40 улавливает и все меньшие проекции марки, На практике при серийных работах с onðåделенным типом материала угол определяют предварительно опытным путем на 5-6 образцах при их максимальной деформации

45 без нарушения сплошности.

Если пластины экрана 6 расположить в горизонтальной плоскости, то..в случае испытания низкомодульных материалов, марка 3, напр. в положении АБ и s крайнем ее

50 отклонении А15> от экрана 6, даст проекции, превышающие границы плоского экрана 12 и зоны окуляра 14. При рабочем углер экран басовит максимзльные проекции в их уменьшенном виде А Б и А1 á, а их уменьшенное изображение А"В" и А " Б >" можно оудет отсчитать нз экране 12 с помощью отсчетного приспособления окуляра 14.

Таким образом, регулируя угол раскрытия, мы регулируем размер проекции марки

1796894

I и тем самым дйапазон измеряемых дефор- ЬХ. AX ЛY маций, = —,у — " + ", (3)

После установки угла Р при включенном где е — относительные линейные деформаисточнике света 2 отмечают на экране 12 с ции по заданному направлению, мм, помощью окуляра 14 начальное положение 5 y„— относительныедеформациисдвига

17 проекции марки 3(фиг.5). Деталь 4 нагру- . по заданному направлению, мм;

-жают ступенями; причем в каждой ступени гп — расстояние от основания детали 4 нагрузкивыдерживаютдоэатуханиядефор- . до места крепления штока 5 марки 3, мм; мации детали, и отмечают новое положение R — радиус детали, мм, 1S проекции (фиг,б), Затем по разности от- 10 Зная абсолютные перемещения hX, счетов определяют линейные перемещения h, Y, М можно определить упругие констан- ты образца по следующим известным зависимостям (4, 5) теории упругости;

ЬХ2 =- X2Z2 — X1Z1 (1) Р п

ЮУ = ZzYz — 2Ф, . 15 E g Z (4); где ЛXZ, ЛХУ, AZY — линейные первмеще- )(- гп ния марки относительно осей координат Х, Я (5)

У, Z, мм; где Š— модуль упругости, Па;

X>Z1, Е!У1. Е1У1- отсчет положениЯ ПРО- Р— нагрузка на образец, Н; екции до нагрузки. мм;  — площадь поперечного сечения дета-

Х2Е2, X2Yz, Z2Yz — отсчет после нагрузки, ли м2 ,и — коэффициент Пуассона.

Угловые смещения определяют поворотом nnockoro экрана 12 оптического регист- ф о р i у л а M э о б р e T e H u A ратора до совмещения изображения 25 Устройство для измерения деформаций проекции марки при нагрузке с Отсчетом обьекта, содержащее корпус и последоваположения изображения до нагрузки в дан- тельно установленные в нем источник излуной ступени, В результате получаем три чения, марку, предназначенную для компоненты угловых (а, p,Èô перемеще- скрепления с обьектом, и оптический региний и три компоненты линейных (ЛХУ. ЛХЕ 30 стратор, включающий предметный столик, ЛZY) перемещений. По результатам заме- о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ренных линейных и угловых перемещений расширениядиапаэонаиэмеряемыхдефоропределяютабсолютн перемещения про- маций, оно снабжено экраном, выполнен- екциимаркиотносительноосей координат: ным из двух полупрозрачных пластин, ЬХ - hXZ cos p, ...35 скрепленных ребрами с возможностью неЛУ- ЬХУ сов ф, (2) зависимого поворота каждой пластины отЬЕ = ЖУ ° соз Q, носительно оси крепления, и где ЛХ, hY, Л2 — абсолютные перемеще- установленным в корпусе между предметния проекции марки относительно осей ко- ным столиком и маркой так, что ось креплеординат Х, Y, Z; .. . 40 ния перпендикулярна оптической оси а, р и ф — угол поворота марки в соот- устройства, предметный столик выполнен в ветствующей плоскости XY, YZ, ZX. виде йлоского прозрачного экрана с коордиОпределив линейные перемещения натнай сеткой, а марка — в виде плоского проекции марки, выполняют относительныв многоугольника, предназначенного для линейные и сдвиговые деформации по иэве- 45 скрепления с обьектом через шток. стным формулам;

1796894

Фи f у

Ъ

Фиг, 3

1796894

Фи в

Составитель О. Имютинэ

Редактор М. Кузнецова Техред M,Ìîðгентал Корректор С. Шекмар

Заказ 643 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101