اندازه گيری نيرو، گشتاور و کرنش

Force, Torque and Strain Measurements

روشهامکانيکی•

محدوده ) – در اجسام فنری خاصيت از استفادهکشسان(

–) چرخدنده ) بندی، اهرم نيروها توازن از استفاده–) ها ) سنج فشار فشار به نيرو تبديل

الکتريکی•کريستال ) – سنج نيرو الکتريک پیزو خاصيت از استفاده

) الکتريک پيزو–) گيج ) استرين حساس مقاومت سنج کرنشمثل ) – جابجايي به نيرو (LVDTتبديل

کشسانی خاصيت از استفادهاجسام

دهد 1. می طول تغيير نيرو اعمال اثر در کشسان جسمها) ....( ميله تيرها، مثل اجسامی

•) گرفت ) اندازه توان می را جابجايی طول تغيير مقدار

yLAEF

L

F

y

F=kyفنر ساده - 2مثل ترازو های فنری

F

y

L

yLEIF 3

3

(Cantilever Beam) - تير يک سر درگير3

کشسان- 4 Elastic proving wheelحلقه

yr

EbtF 3

3

42.9

از ناشی خيز گيری اندازه روشهاینيرو اعمال

مثل- 1 مکانيکی روشهای از Dial gaugeاستفادهالکترومکانيکی- 2 روشهای

الکتريک – پيزو مبدل–LVDTگيج – استرين

) ( ) تنش ) کرنش گيری اندازه برای روزت گيج استرين آرايش

گيرد* می قرار بررسی مورد جهت يک در تنش تنها وقتیاز* ) ارزانتر تک صورت به کمتر ( Tri axial و Biaxialهزينه

محورهای • و دهيم قرار بررسی مورد را اصلی های تنش بخواهيم که شود می استفاده موقعیباشند مشخص اصلی

و باشد نظر مورد اصلی های تنش که شوند می استفاده موقعی محوری سه های آرايشنباشد مشخص اصلی های محور

مستطيلی روزت

31

312

21

232

221max

21

232

221

31minmax,

21

232

221

31minmax,

22

)()()1(2

)()()1(2)1(2

)(

)()(21

2

Tan

E

EE

1

2

3

است حداکثر تنش که ای زاویه

شده گیری اندازه های کرنش به بستگی جواب دو

دلتا روزت

321

23

21

213

232

221max

21

213

232

221

321minmax,

21

213

232

221

321minmax,

2)(3

2

)()()()1(3

2

)()()()1(3

2)1(3)(

)()()(32

3

Tan

E

EE

ده گیری اندازه های کرنش به بستگی جواب دو

ها θتعیین ارایش درمستطیلی•

–θ : اگر اول ربع در

– θ : اگر دوم ربع در

دلتا•–: اگر اول ربع در

دوم – ربع در

231

2

231

2

23

23

مثالنوع آرايش: مستطيلی• =0.3 و psi E=29e6جنس : ورق فوالدی با •کرنش های اندازه گيری شده:•

1=+500 in/in 2=+ 400 in/in 3=-100 in/in

جواب:• max= 561 in/in: min= -161 in/in max=16330 psi: min=230 psi =16.8 OR 106.8 deg.

2> )1+ 3(/2 انتخاب می شود چون 16.8در ربع اول يعنی •است

LVDT

اندازه گيری گشتاور و توqان تعريف:•

مقدار تمايل و توانايي نيرو برای چرخاندن جسمی –که تحت اثر آن نيرو قرار دارد، حول يک محور

واحد:•((Nmحاصل ضرب نيرو در فاصله –

اثر گشتاور •ايجاد پيچش در )محور(–

اندازه گیری گرانتر از دما و فشار•

تغيير گيری اندازه طريق از گشتاور گيری اندازه) پيچش ) ای زاويه شکل

)(

2)()(

4445

44

io

o

io

rrGMr

LrrGTM

زاويه در کرنش گيری درجه 45اندازه

وتسون پل خروجی گرفته و ولتاژ اعمال جهت لغزان های حلقه به نیاز گیری اندازه جهت

جذبی غیر روش

پرونی ترمز طريق از گشتاور گيری اندازه

حرارت • مکانيکی معادل اساس بر

RTMgNPowerRTMgTorque)(2

)(

جذبی روش

طناب کرده سفت با بار اعمال

نيرو سنج (دينامومتر هيدروليکیfroude)

بر اساس تبديل کار به گرما•واسطه آب است•در اثر اصطکاک دمای آب باال می رود•گشتاور بکمک نيرو سنج بدست می آيد•بهتر از پرونی•

) ادی ) فوکو جريان سنج نيرواستاتور • و روتور از متشکلمغناطيسی • های قطب صورت به رتورواستاتور • روتور بين مغناطيسی کوپلينگکردن • خنک به نياز ، جذبی نوعبچرخد • تواند می که ياتاقان روی استاتورمغناطیسی • میدان تحریک کنترل طریق از نیرو گشتاور تنظیم

دينامومتر جريان مستقيماز نوع گهواره ای•مولد از نوع شنت با تحريک جداگانه• خروجی با اتالف توان در مقاومت ها•از نوع جذبی•

گشتاور Torque ترانسديوسرTransducer

غير جذبی•اندازه گيری بر مبنای اندازه گيری کرنش برشی در اثر •

پيچشمناسب برای اندازه گيری مصرف کننده• ، منبع تغذيه Slip Ringعيب اصلی نياز به حلقه های لغزان •

و ابزار دور سنجی درجه ظاهر 45در شافت چرخان کرنش ها تحت زاويه •

می شوند درجه اندازه گيری 45عدم نصب استرين گيج تحت زاويه •

ها تحت تاثير خمش و تنشهای محوری قرار می گيرند

گشتاور متفرقه های حسگرپيچشی • های ميله

نوری–خازنی –

تماسی • غير مغناطيسیشود – می تنش باعث گشتاورآنها – مغنايطسی نفوذپذيری مغناطيس فرو مواد بعضی

) مثل ) مغناطيسی کشش کند می تغيير تنش تحتها فوالد

T

1ناظرنور 2 منبع

از با ) 5متشکل ای هسته روی پیچ سیم) بازو چهار

ترانس یک بعنوانکنر های بازو ها ثانویه و وسط ااولیه

جریان توسط اولیه ACتحریک درروی و وتسون پل بصورت ها ثانویه

درجه 45خطوط و ثانویه در تعادل بار بدون حالت در

پل در صفر قرائت

ترانسديوسر گشتاور بر اساس موج اکوستيک سطحی

Surface Acoustic Wave )SAW(

امواج سطحی موسوم به رايلی در طول سطح يک •محيط ايزوتروپيک االستيک )خواص یکسان در هر جهت(

منتشر می شوند با اعمال گشتاور و ايجاد تنش شکل الکترود ها ی •

SAWتغيير می کند فرکانس تغيير می کند• درجه 45 تحت زاويه SAW برای اندازه گيری نياز به دو •

است