ЛЕКЦИЯ 6. Приборы для линейных измерений (продолжение)

Клинометры

Углы наклона элементов, подлежащие определению при испытаниях в пределах расчетных нагрузок, как правило, не велики. В большинстве случаев приходится учитывать доли градуса и минуты, а при испытаниях особо жестких железобетонных конструкций – и секунды. Приборы и приспособления, применяемые для измерения столь малых углов, должны обладать высокой чувствительностью.

При загружениях за пределами расчетных нагрузок, и в особенности при приближении к стадии разрушения, угловые перемещения начинают резко возрастать, и для определения их оказываются более целесообразны геодезические методы и фотосъемка.

Ниже рассмотрим основные типы клинометров и приспособлений для измерения малых угловых перемещений.

Способ жесткого рычага

К наблюдаемому сечению крепится металлическая консоль (рис. 14). Линейные перемещения двух точек консоли, обусловленные наклоном сечения, измеряют с помощью прогибомеров. Зная разность перемещений на базе В определяем угол наклона а.

Рис. 14. Измерение угла наклона при помощи жесткой консоли; 1 - испытываемый элемент; 2 - жесткая консоль: 3 - соединительная проволока; 4 и 5 - прогибомеры; 6 - неподвижные опоры для крепления прогибомеров; а₁ и а₂ - линейные перемещения, измеренные прогибомерами

Клинометр с уровнем

Кинематическая схема их показана на рис. 15. Высокочувствительный уровень 2 приводится в горизонтальное положение вращением микрометренного винта 3. Отсчеты берутся по шкале барабана 4 микрометренного винта. Разность отсчетов при положениях, показанных на рис. 2.19. а и б, дает значение искомого угла а.

Рис. 15. Клинометры с уровнем: 1 - исследуемая конструкция; 2 - высокоточный уровень. 3 - микрометренный винт. 4 - барабан микрометренного винта со шкалой; 5 - шарнирная опора

Клинометры с отвесом - маятником

Схема прибора показана на рис. 16. Отвес 2 опирается при помощи призмы 3 на опору, расположенную внутри корпуса 4 клинометра. Положение отвеса фиксируется микрометренным винтом 5. Отсчеты берутся по шкале 6 барабана винта с ценой деления в 5''. Разность отсчетов, соответствующих положениям рис. 16, а и б дает определяемый угол наклона.

Во избежание смещения отвеса микрометренным винтом контакт их отмечается электросингналом (при соприкосновении острия винта 5 с отвесом 2 замыкается слаботочная электрическая цепь).

Рис. 16. Клинометр с отвесом-маятником: 1 - исследуемая конструкция; 2 - отвес; 3 - опорная призма; 4 - корпус прибора; 5 - микрометренный винт; 6 - барабан

Рассмотренный прибор не требует связи с каким либо репером, что является (в особенности при длительных наблюдениях) серьезным преимуществом представленного клинометра по сравнению с другими.

Оптический клинометр

К наблюдаемой точке прикрепляется небольшое зеркальце (отсюда и другое название - «зеркальный способ»). Зеркало 1 (рис. 17) ориентируется так чтобы с помощью зрительной трубы 2 (обычно, геодезического инструмента) мог быть сделан отсчет по шкале 3 измерительной рейки, расположенной рядом с инструментом.

При изменении наклона исследуемого элемента на угол а зеркальце проворачивается вместе с ним на тот же угол, что сопровождается поворотом «оптического рычага» СВ на угол 2α.

Зная расстояние L между рейкой и Зеркальцем и изменение а отсчетов по рейке, находим значение а из соотношения

Для облегчения ориентировки зеркало шарнирно крепится к установочной струбцине так, чтобы оно могло проворачиваться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей I и II.

Применение зеркального способа особенно целесообразно при наблюдении за отдаленными точками сооружения, трудно доступными во время испытания. Другая область применения - наблюдения за изменением углов наклона весьма гибких элементов (например, на моделях), где исключена установка сравнительно тяжелых клинометров или крепление консолей с прогибомерами.

Рис. 17. Схема измерения углов наклона с помощью оптического клинометра:

1 - зеркало в положении до деформации и 1 - после деформации; 2 - зрительная

труба; 3 - шкала зрительной рейки; а = АВ - разность отсчетов по рейке до и после деформации

Тензометры

Тензометры применяются для измерения линейных деформации поверхностных волокон элементов конструкций при статических испытаниях.

Величина измеренной тензометром деформаций может быть использована для вычисления приращения напряжения по закону Гука при известном значении модуля упругости материала или для определения модуля упругости при известном значении напряжения.

По конструктивному признаку можно выделить четыре разновидности тензометров: механические, электрические, струнные, тензорезисторные.

Механические тензометры

Механические тензометры представлены рядом типов различного конструктивного оформления. Остановимся несколько подробнее на одном наиболее распространенном рычажном тензометре (Гугенбергера), схематически показанном на рис. 18.

а б

Рис. 18. Кинематическая схема рычажного тензометра а - начальное положение;

6 - смешение рычагов после деформации (показаны пунктиром); 1 - испытываемый элемент; 2 - острие неподвижной и 4 - подвижной ножек; 3 - неподвижная и 5 - подвижная ножки; 6 - ось вращения ножки 5; 7 - передаточный стерженек; 8-стрелка; 9-ось вращения стрелки; 10-шкала; l-база тензометра

Как видно из рисунка, при деформации исследуемого материала конец стрелки 8 тензометра перемещается вдоль шкалы 10 с миллиметровыми делениями в новое положение с^/ (на схеме взят случай сжатия).

Увеличение k прибора определиться при этом из соотношения

k= ,

где a, b, r, s- плечи рычагов.

∆ - изменение расстояния между точками опирания 2 и 4.

Чаще всего тензометры данного типа выпускаются с тысячекратным увеличением, что при базе l = 20 мм дает возможность оценивать определяемую деформацию до = 10^-4. Имеются образцы данных тензометров с увеличением и несколько тысяч раз и базой до 2 мм используемых при измерениях, например, в зонах концентрации напряжений.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒