УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧКИ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения деформаций оболочки при испытаниях на прочность и может быть использована, например, в ракетостроении, а также в учебном процессе ВУЗов.
Известно устройство для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки, содержащее тензорезисторы, упругий элемент, к которому по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, измерительную аппаратуру, систему нагружения внутренним давлением, жестко закрепленный штуцер, упругий элемент выполнен в виде трехслойной оболочки, первый и третий слои которой выполнены из армированных пластиков, а прочно скрепленный с ними промежуточный слой выполнен из пенопласта, тензорезисторы наклеены на наружную поверхность первого и третьего слоя (RU №189044, 2019 г.).
Наиболее близким по технической сущности решением является устройство для исследования напряженно-деформированного состояния гладких конических оболочек, содержащее упругий элемент, тензорезисторы, измерительную аппаратуру, упругий элемент выполнен в виде гладкой конической оболочки, к которой по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, в боковой части корпуса устройства жестко закреплен штуцер, в устройство введена система нагружения осевыми силами, состоящая из крышки и штока, причем шток жестко закреплен с помощью штифта к корпусу, в нижней части снабжен поворотным рычагом, крышка конической оболочки закреплена через тензостакан с помощью резьбового соединения к штоку, на тензостакан в осевом направлении наклеен тензорезистор (RU №114775, 2012 г.).
Недостатками является невозможность исследования напряженно-деформированного состояния оболочки, нагруженной осевыми силами и действием изгибающего момента.
Задачей полезной модели является расширение наглядных возможностей по определению окружных и осевых относительных деформаций в точках наружной поверхности оболочки, нагруженной осевыми силами и изгибающим моментом.
Техническим результатом является оценка эффективности работоспособности оболочки при ее нагружении осевыми растягивающими силами с учетом влияния изгибающего момента.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки, содержащем тензорезисторы, упругий элемент, к которому по образующей равномерно наклеены тензорезисторы, причем нечетные параллельно, а четные перпендикулярно оси симметрии, измерительную аппаратуру, систему нагружения осевыми силами, состоящую из крышки и штока, шток жестко закреплен с помощью штифта к корпусу, в нижней части снабжен поворотным рычагом, крышка оболочки закреплена через тензостакан с помощью резьбового соединения к штоку, на тензостакан в осевом направлении наклеен тензорезистор, отличающемся тем, что упругий элемент прикреплен к основанию, на котором закреплена также стойка, соединенная через динамометр и винтовую пару с фланцем крышки оболочки.
Новизна заключаются в том, что упругий элемент прикреплен к основанию, на котором закреплена также стойка, соединенная через динамометр и винтовую пару с фланцем крышки оболочки.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На чертеже изображен общий вид устройства для исследования напряженно-деформированного состояния оболочки.
Устройство содержит оболочку 1 и стойку 2, установленные на основании 3. Стойка 2 соединена через динамометр 4 и винтовую пару 5 с фланцем крышки 6 оболочки 1. На наружную поверхность оболочки 1 по образующей наклеены тензорезисторы, попарно: один четный 7 и один нечетный 8 по образующей на каждой из половин оболочки 1 в плоскости стойки 2 и соединены с измерительной аппаратурой (на фиг.не показана).
Устройство снабжено системой нагружения осевыми силами, состоящей из крышки 6, зафиксированной к верхней части оболочки 1, и штока 9, жестко закрепленного с помощью штифта к нижней части оболочки 1, снабженной в нижней части поворотным рычагом 10. Крышка 6 оболочки 1 закреплена через тензостакан 11 с помощью резьбового соединения 12 к штоку 9. На тензостакан 11 в осевом направлении наклеен тензорезистор 13.
Устройство работает следующим образом.
Оболочку 1 нагружают растягивающими осевыми силами поворотным рычагом 10, расположенным в нижней части оболочки 1, величину силы задают по показаниям тензорезистора 13, наклеенного на тензостакан 11. Проводят регистрацию измерительной аппаратурой показаний заданного массива датчиков 7 и 8 оболочки 1. Вращая винтовую пару 5, дополнительно нагружают оболочку 1 изгибающим моментом за фланец крышки 6 относительно стойки 2, контролируя величину момента по динамометру 4 И снова проводят регистрацию показаний массива тензорезисторов 7 й 8 оболочки 1.
Изменяя величину осевой растягивающей силы и величину изгибающего момента, получаем наглядную картину восприятия действующих нагрузок гладкой оболочкой 1 и влияние изгибающего момента растянутых и сжатых стенок оболочки 1 на величину относительных деформаций. Применив формулы сопротивления материалов, можно оценить напряженно-деформированное состояние оболочки 1 и ее работоспособность с учетом напряжений, вызванных действием изгибающего момента.
Данное устройство позволяет наглядно определить окружные и осевые относительные деформации в точках оболочки 1 при ее нагружении осевыми растягивающими силами и изгибающим моментом, оценить напряженно-деформированное состояние оболочки 1, оценить вклад в работоспособность оболочки 1 при ее нагружении осевыми растягивающими силами с учетом влияния изгибающего момента, действующего на различные стороны гладкой оболочки 1, уточнить правомерность расчетной схемы, допущений и методик проектировочного и проверочного расчетов оболочек, нагруженных осевыми растягивающими силами и изгибающим моментом.