УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ ПРИ ОСЕВОМ НАГРУЖЕНИИ

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности для испытания образцов строительных материалов в лабораторных условиях.
Известно устройство для измерения деформаций, представляющее собой проволочный тензодатчик омического сопротивления, содержащий решетку специальной формы образованную тонкой тензочувствительной проволокой, связующий клей и выводные проводники, наклеиваемый на поверхность испытуемого образца (Л.Я. Дубовик, М.С. Прокопенко. Наклейка и влагозащита проволочных тензодатчиков омического сопротивления. Изд-во «Энергия», Москва-Ленинград, 1966 г., С. 3-14).
При деформации проволочного тензодатчика совместно с участком поверхности испытуемого образца происходит изменение электрического сопротивления тензодатчика, которое по известным зависимостям пересчитывают в деформацию образца. К недостаткам аналога относятся и трудоемкость подготовки образца к испытаниям, и то, что метод измерения деформаций не является прямым, и тензодатчик является прибором однократного использования.
Известно устройство для измерения поперечных деформаций цилиндрического образца при осевом нагружении, содержащее рамку из двух резьбовых шпилек и трех контактных планок с отверстиями под резьбовые шпильки по краям, крайние планки рамки жестко соединены с резьбовыми шпильками посредством гаек, средняя планка одета на резьбовые шпильки с возможностью перемещения вдоль них, при этом между средней подвижной планкой и смежной с ней крайней планкой помещены цилиндрические пружины по одной на каждую резьбовую шпильку, на торцы пружин одеты центрирующие седла два из которых, примыкающие к крайней планке имеют резьбовые отверстия, а остальные прымыкающие к средней подвижной планке свободно перемещаются вдоль резьбовых шпилек, по центру крайней планки смежной со средней подвижной планкой расположено гнездо для крепления измерительного индикатора часового типа, на резьбовых шпильках также расположены гнезда для крепления таких индикаторов для измерения деформации цилиндрического образца в плоскости перпендикулярной оси шпилек (Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - Л., Энергоатомиздат, т. 171, 1984 г., С. 97)
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является: необходимость закрепления на поверхности цилиндрического образца твердых гладких пластинок, например, из стекла, для упора наконечника измерительного индикатора, что увеличивает трудоемкость измерений; индикатор, закрепленный на планке показывает среднюю поперечную деформацию цилиндрического образца в направлении параллельном направлению резьбовых шпилек; индикаторы закрепленные на резьбовых шпильках расположены в разных плоскостях с индикатором, закрепленным на планке, что также снижает точность измерений деформаций.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение трудоемкости измерений поперечных деформаций цилиндрических образцов при осевом нагружении, повышение точности измерений и получение более полной информации о деформативности образца.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для измерения поперечных деформаций цилиндрических образцов при осевом нагружении, содержащем рамку для крепления измерительных индикаторов часового типа и контактных планок для закрепления устройства на исследуемом цилиндрическом образце, рамка выполнена в форме многоугольника, например, правильного, отверстия для закрепления измерительных индикаторов расположены в плоскости, проходящей через центр тяжести поперечного сечения рамки, а их оси проходят через геометрический центр рамки и образуют между собой равные углы, контактные планки размещены внутри рамки, по краям планок перпендикулярно их плоскости жестко закреплены шпильки, помещенные с возможностью перемещения в отверстия в гранях рамки, оси которых симметричны осям отверстий для крепления измерительных индикаторов.
Отличительными признаками предлагаемого устройства являются выполнение рамки для крепления измерительных индикаторов в форме многоугольника, в гранях которого симметрично относительно его центра просверлены отверстия для размещения измерительных индикаторов часового типа, оси которых проходят через центр этого многоугольника, размещение внутри рамки контактных планок по краям которых перпендикулярно их плоскости жестко закреплены шпильки, помещенные с возможностью перемещения в отверстия в гранях рамки, оси которых симметричны осям отверстий для крепления измерительных индикаторов.
Оптимальной формой рамки является восьмиугольник прямоугольного поперечного сечения, который позволяет с помощью четырех индикаторов измерять поперечные деформации в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что важно при исследовании кернов, выбуренных в горизонтальном направлении из бетонных сооружений, так как свойства бетона, как правило, различны в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Предлагаемое устройство для измерения поперечных деформаций иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в плане.
На фиг. 2 - разрез по плоскости параллельной оси цилиндрического образца, касающейся плоскости циферблатов измерительных индикаторов.
На фиг. 3 - разрез по плоскости параллельной оси цилиндрического образца, проходящей по осям шпилек.
Устройство для измерения осевых деформаций содержит цилиндрический образец 1, рамку 2, измерительный индикатор часового типа 3, шпильки 4, гайки 5, контактную планку 6, пружины 7, столики 8, штоки 9 устройства для измерения продольных деформаций, центрирующие седла 10.
Устройство работает следующим образом.
С помощью гаек 5, выполненных в виде маховичков, контактные планки 5 поджимаются к внутренней поверхности рамки 2 так, чтобы образовался достаточный зазор для ее установки в требуемом месте цилиндрического образца 1. Далее гайки 5 равномерно ослабляют по всем граням, чтобы контактные планки 6 оказались прижатыми посредством пружин 7 оснащенных центрирующими седлами 10 к поверхности цилиндрического образца 1. Затем в отверстия рамки 2 вставляют измерительные индикаторы 3 и фиксируют их, например, с помощью стопорных винтов или иным способом. Столики 8 вывинчивают до упора в наконечники измерительных индикаторов 3 и установки измерительных стрелок в нужную область измерительной шкалы (циферблата).
При одновременном измерении продольных и поперечных деформаций цилиндрического образца 1 штоки 9 устройства для измерения продольных деформаций размещают в промежутках между контактными планками 6. После этого по методике предписываемой ГОСТом к цилиндрическому образцу 1 прикладывают, например, на прессе, осевую нагрузку, под действием которой увеличивается поперечное сечение исследуемого образца 1, что фиксируется измерительными индикаторами 3.
Прижатие пары контактных планок 6 к цилиндрическому образцу 1 с противоположных сторон за счет силы трения и за счет параллельности осей шпилек 4 не позволяет рамке 2 смещаться в перпендикулярном направлении, но позволяет второй паре контактных планок 6 свободно смещаться в этом направлении и замерять это смещение парой измерительных индикаторов 3. Смещение рамки 2 относительно цилиндрического образца 1 возможно только за счет зазоров между шпильками 6 и стенками отверстий, в которые помещены шпильки 6.
Таким образом, увеличение точности измерения поперечных деформаций достигается также такими конструктивными мерами как увеличением глубины отверстий под шпильки 6, отсутствием резьбы на них в пределах отверстий и точностью изготовления предлагаемого устройства.