Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра промышленной кибернетики и

систем управления

ИЗМЕРЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплинам «Введение в специальность»

и «Электрические измерения» для студентов

специальности 220301 и направления 220200

Магнитогорск

2010

Составитель Ю.С. Артамонов

Измерение деформаций с помощью тензорезисторов: Методические указания к лабораторной работе по дисциплинам «Введение в специальность» и «Электрические измерения» для студентов специальности 220301 и направления 220200. Магнитогорск: МГТУ, 2010. 16 с.

В инструкции приводятся основные теоретические сведения о принципах тензометрии с применением приклеиваемых тензорезисторов, конструкциях чувствительных элементов тензопреобразователей, о применяемых измерительных схемах, изложена методика расчёта деформаций чувствительного элемента по результатам измерения изменения сопротивлений плеч тензометрического моста.

Рецензент: канд. техн. наук, доц. Леванов В.В.

© Ю.С. Артамонов, 2010

Измерение деформаций с помощью тензорезисторов

Цель работы:ознакомиться с методом измерения деформаций с помощью приклеиваемых тензорезисторов и научиться рассчитывать напряжения в материале элемента конструкции, к поверхности которого приклеен тензорезистор; по величине напряжений в элементе научиться рассчитывать усилия, приложенные к элементу.

1. Силы, деформации и напряжения

Силы бывают сосредоточенные и распределённые.

Сосредоточенной силой называется давление, передающееся на элемент конструкции через площадь, размеры которой очень малы по сравнению с размерами всего элемента. Обычно считают сосредоточенной силу, приложенную в точке.

Распределённой нагрузкойназываются силы, приложенные на протяжении некоторой длины или площади конструкции.

Сосредоточенные силы измеряются в единицах силы (ньютоны, килограммы, тонны); распределённые по площади нагрузки измеряются в единицах силы, отнесённых к единице площади (Н/м², кг/м²и т.п.); распределенные по длине элемента – в единицах силы, отнесённых к единице длины (Н/м, кг/м).

Элемент конструкции при действии внешних сил в большей или в меньшей степени изменяет свои размеры и форму. Это изменение носит общее название – деформация.

Деформации разделяют на упругие и остаточные.

Упругими деформациями называют такие изменения формы и размеров элемента, которые исчезают после удаления вызвавших их сил. Опыт показывает, что упругие деформации наблюдаются, пока величина внешних сил не превзошла известного предела.

Если внешние силы превзошли этот предел, то после их удаления размеры и форма элемента не восстанавливаются в первоначальном виде; остаточные разности размеров называются остаточнымидеформациями.

Под действием внешних сил в элементе возникают дополнительные внутренние силы, сопровождающие деформацию материала. Эти внутренние силы сопротивляются стремлению внешних сил разрушить элемент.

Оценить их можно так называемым методом сечений. Представим себе стержень (рис. 1а) под действием двух равных и прямо противоположных силPи мысленно разделим его на две части А и Б плоскостьюmn. Под действием силРобе половины стержня стремятся разъеди-ниться и удерживаются вместе за счёт взаимодействия между атомами, находящимися по обе стороны плоскостиmn. Равнодействующая этих сил взаимодействия называетсяусилием, передающимся через сечениеmnот одной части стержня на другую и обратно. Внутренняя сила взаимодействия, приходящаяся наединицу площади, выделенную у какой-либо точки сеченияmn, называетсянапряжениемв этой точке по проведённому сечению. Напряжения, действующие от части А на часть Б и от Б на А по закону действия и противодействия равны между собой.

Так как напряжение представляет собой силу, приходящуюся на единицу площади, то оно измеряется в единицах силы, отнесённых к единице площади: Н/м², кг/м²и т.д.