книги / Малобазные тензодатчики сопротивления

Для каждого связующего проверяли его линейность, воспроиз­ водимость вязкоупругих функций и симметрию циклов нагрузки и разгрузки. Из результатов измерений следует, что поведение рассматриваемых связующих подчиняется феноменологической теории полимеров.

В табл. 18, кроме мгновенного GM и длительного Gd модулей упругости и постоянной времени релаксации п, приведены также

пропорциональна величине критерия ползучести связующего. Данные табл. 18 позволяют обоснованно подходить к выбору свя­ зующего.

В зависимости от условий применения тензодатчиков и харак­ тера измерений параметром, определяющим выбор, может быть модуль упругости, критерий ползучести или постоянная времени.

При комнатной температуре наиболее жестким связующим является лак ВЛ-931; он обеспечивает наилучшую передачу де­ формации основного материала на тензорешетку. Клей Д-86 не­ значительно уступает ему.

Связующим, дающим наименьшую ползучесть, является лак Ф-7Т. Его критерий ползучести (0,9 • 10-4 м2/М н; 0,9 • 10-6 см2/кГ) в 2—5 раз меньше, чем у всех остальных связующих.

(■ Выбор связующего по постоянной времени релаксации опре­ деляется характером измерений. При измерении медленно про­ текающих процессов целесообразно пользоваться связующим с ма­ лой постоянной времени, при измерении быстро протекающих про­ цессов — связующим с большой постоянной времени. При выпол­ нении этой рекомендации имеет место наименьшее изменение коэф­ фициента тензочувствительности датчика (подробнее см. гл. VI).

Из табл. 18 следует, что для медленно протекающих дефор­ маций целесообразно использовать лак ВЛ-931 и клей БФ-2 с дополнительной термообработкой; для быстро протекающих —

клей Д-86.

При повышенной^температуре 353° К (80° С) наилучшими связующими по жесткости являются лаки Ф-7Т и ВЛ-931 после дополнительной термообработки. Незначительное уменьшение (на 5%) мгновенного модуля лака Ф-7Т при 353° К (80° С) обеспе­ чивает практически постоянное значение коэффициента тензо­ чувствительности датчика при комнатной и повышенной темпера­ турах. Лак ВЛ-931 после дополнительной термообработки лишь немного уступает ему. Преувеличении времени термообработки

пературе. Кроме улучшения температурной зависимости моду­ лей упругости, дополнительная термообработка изменяет спектр последействия лака, уменьшая его значение при малых т, чем

существенно улучшаются измерительные характеристики тензо­ датчика при быстропротекающих деформациях.

По критерию ползучести при 353° К (80° С) лучшим связующим оказывается лак Ф-7Т. Клеи Д-86 и БФ-2 при повышенной тем­ пературе использовать нецелесообразно.

При температуре выше 373° К (100° С) ни одно из описанных связующих не обеспечивает высокой точности измерений. Если необходима высокая точность измерений, то следует переходить к неорганическим цементам или использовать методику внесения поправок, разработанную авторами данной книги (см. гл. VI).

тензодатчика некоторыми механическими моделями [24, 71, 72]. Независимо от выбранной схемы замещения все они основываются на следующих исходных предпосылках:

1.Все нити решетки тензодатчика деформируются одинаково

исимметрично относительно его середины. Выводные проводники практически не влияют на деформацию решетки, так как они воздействуют лишь на две из десяти — двенадцати ее нитей.

2.Нить тензодатчика считается идеально упругим, а связу­

ющее — вязкоупругим телом.

3. Воздействием тензодатчика на основной материал для боль­ шинства измерений (кроме случаев, когда тензодатчик наклеи­ вается на тонкие пластинки [22]) можно пренебречь.

А - А

Рис. 36. Схема замещения тензодатчика с вязкоупругой призмой (консолью)

При этом уменьшение коэффициента тензочувствительности датчика по сравнению с коэффициентом тензочувствительности материала решетки и ползучесть определяются разностью деформа­ ции основного материала и решетки.

Схемы замещения тензодатчиков (механические модели)

Известны две схемы замещения тензодатчика.

Схема с вязкоупругими призмами (консолями) [71, 72]. В схеме предполагается (рис. 36), что деформация основного материала 3 передается на решетку 1 тензодатчика вязкоупругой призмой (консолью) 2, площадь FK поперечного сечения которой опреде­ ляется размерами напряженной зоны связующего около петли решетки.

Схема с воспринимающим полукольцом [69]. В схеме предпо­ лагается, что деформация связующего воспринимается петлей ре­ шетки (полукольцом), а решетка находится в неограниченном упругом пространстве, деформированном в направлении продоль­ ной оси решетки и имеющем тот же модуль упругости на растяже­ ние, что и связующее.

Схемы замещения позволяют теоретически определить характер распределения деформации по длине тензодатчика и, следова­ тельно, рассчитать его измерительные характеристики. Однако полученные расчетные данные даже качественно в отдельных слу­

чаях плохо согласуются с экспериментальными данными [71], так как принятые схемы замещения основаны на ряде произволь­ ных допущений, требующих дополнительной опытной проверки.

Например, из схемы с вязкоупругими призмами следует, что деформация решетки по ее длине является величиной постоянной, а коэффициент тензочувствительности линейно уменьшается с ро­ стом толщины подложки. Оба эти положения не подтверждаются экспериментально.

Распределение деформации по длине тензодатчика

Характер распределения деформации в решетке 1 и связу­

ложки. Это приводит к перераспределению деформации по длине

тензодатчика и к подъему кривой деформации связующего на участке 1С.

При изменении жесткости связующего общий характер распре­

длины 1Си 1ср уменьшаются, а начальная деформация грм увели­ чивается, что наглядно видно из приведенных схем, на которых показан характер распределения деформации для связующего с малой (рис. 37, в) и большой (рис. 37, г) жесткостями.

Рассмотренный характер распределения деформации по длине связующего и решетки тензодатчика верен в самом общем случае, пока не наложены какие-либо ограничения на длины переходных участков 1МС, 1ср и /с, вид функции деформации на этих участках и ее выражение через конструктивные параметры тензодатчика и модули упругости материала решетки и связующего.

Функция деформации решетки

Для определения зависимости измерительных характеристик тензодатчиков от их конструктивных параметров необходимо знать выраженную через эти параметры функцию деформации решетки

вр (/)• Попытки получить функцию деформации были предприняты

X. Рорбахом и Н. Чайкой [71 ] и Г Хёнишем [69], которые огра­ ничивались лишь оценкой длины переходных участков 1ср и не определяли функцию гр (/). Г. Хёниш нашел, что длина 1ср яв­ ляется функцией температуры и модуля упругости связующего, тогда как X. Рорбах и Н. Чайка считали возможным для всех случаев полагать длину 1ср равной удесятеренному диаметру проволоки решетки.

Эти результаты получены методом оптического моделирования, при котором одну петлю решетки в 50-кратном увеличении поме­ щали в нагружаемую на растяжение оптически активную массу.

Такой метод определения функции гр (/) предполагает, что в связующем реального тензодатчика напряжения, вызванные решеткой, полностью затухают у поверхности основного мате­ риала^ поэтому их можно изучать в растянутой среде, а не в на­ клеенном тензодатчике. Как будет показано далее, такая предпо­ сылка для фольговых тензодатчиков обычно не верна.

В работе В. И. Мазо приведена методика экспериментального определения функции деформации решетки на моделях петель

иизолированных нитей малобазных проволочных тензодатчиков

[32].Автор изготовлял модель петли в 150-кратном увеличении при полном геометрическом подобии и при сохранении тех же отношений модулей упругости нити и связующего (подложки), как и в реальных тензодатчиках. Модель так же, как и тензодат­ чик, деформировалась растяжением ее основания. Деформация

позволяло измерять приращение деформации решетки на 5 (7) участках.

Тензодатчики типа А и Б предназначались для исследования влияния площади перемычки на характер распределения дефор-

мации по длине нити решетки; тензодатчики типа В и Г — для исследования распределения деформации в нитях решеток серий­ ных тензодатчиков разной базы. С этой целью решетки тензодат­

чиков типа В и Г полностью воспроизводили одну петлю реального фольгового тензодатчика типа ФКПА.

Тензодатчики наклеивались с полным соблюдением принятой технологии_ша стальную тарировочную балку с продольными

ПО