Растяжение сжатие сопромат: Расчет стержней. Растяжение — сжатие

Содержание

Растяжение сжатие. Расчет бруса на растяжение сжатие методом сечений. Построение эпюр

  Изучение курса сопротивления материалов начинается с темы растяжение-сжатие. Растяжение-сжатие это такой вид нагружения при котором в поперечных сечениях возникает только одна внутренняя силовая характеристика - продольная сила. Такой вид нагружения относится к центральному растяжению - сжатию, еще есть внецентренное растяжение - сжатие, но это изучается гараздо позже.

  Метод сечений

  При растяжении - сжатии возникает только продольная сила, для определения численного значения силы используют метод сечений. Данный метод заключается в том, что если тело нагруженное внешними силами находится в состоянии равновесия, то и отдельно его части находятся в состоянии равновесия. Этот метод устанавливает связь между внутренними и внешними силами.

  Рассмотрим данный метод на примере расчета бруса круглого поперечного сечения:

  Приложенные силы заданы в килоньютонах, длины участков в метрах, диаметр поперечного сечения 10см, допустимое напряжение 160 МПа 

  Разобьём брус на характерные участки ( в данном случае их три) и проведем в этих участках сечения.

Рассмотрим каждый участок и рассчитаем продольную силу и напряжения для каждого участка.

Правило знаков при растяжении - сжатии: если действующая сила или сумма действующих сил на участке сжимает брус то знак минус, если растягивает то знак плюс.

На первом участке действует только одна сила F1 которая сжимает брус, поэтому знак будет минус.

Сразу найдем напряжение действующее на первом участке. Для расчета нормального напряжения нужно продольную силу действующую на участке разделить на площадь поперечного сечения.

Рассчитаем для второго участка

Рассчитаем для третьего участка

Рассчитаем удлинение по участкам начиная от заделки, для удобства рассчета обозначим характерные участки буквами: А,В, С, D. 

Формула для рассчета удлинения:

Строим эпюры по рассчитаным данным.


 

 

Анализ напряженного состояния при растяжении (сжатии)


При растяжении бруса наклонные сечения, как и поперечные, остаются плоскими и параллельными.

Следовательно, внутренние силы распределены по наклонным сечениям равномерно.

Нормальное напряжение в поперечном сечении растянутого или сжатого стержня есть главное напряжение. Поэтому на рис. 4.20 оно обозначено s1. Так как отлично от нуля только одно главное напряжение, то напряженное состояние при одноосном растяжении (сжатии) является линейным. При растяжении:

,

при сжатии:

.

Составляющие вектора полного напряжения по координатным осям в наклонной площадке определяются из уравнения (3.9) или (3.10):

,

Нормальные и касательные напряжения в наклонной площадке – по уравнениям (3.12), (3.13). Для случая растяжения стержня:

,

На площадке, наклоненной под углом β=π/2+α:

,

Рис. 4.20. Напряжения на наклонных площадках

На 4.20 показаны напряжения на наклонных площадках и построен круг Мора для случая растяжения стержня.

Аналогичные построения и расчеты могут быть сделаны и для случая сжатия стержня. Таким образом, напряжения в стержне изменяются в зависимости от наклона сечения. Тем самым на конкретном примере подтверждается зависимость напряжений в точке тела от ориентировки площадки их действия. Анализ формул показывает, что при одноосном растяжении бруса нормальные напряжения достигают наибольших значений в поперечных сечениях (α=0), а касательные напряжения τα - в сечении, наклонном к оси бруса под углом α=45°, причем τmax=s1/2. В продольном сечении (α=90°) касательные и нормальные напряжения равны нулю.

Интересно отметить, что сумма нормальных напряжений на двух любых ортогональных площадках есть величина постоянная, а касательные напряжения на этих площадках равны по величине, что является проявлением сформулированного выше закона парности касательных напряжений.

    

Сопромат.

Статически неопределимые задачи растяжения-сжатия

Существует несколько типов статически неопределимых задач на растяжение-сжатие. В данной статье рассмотрим довольно распространенный тип задачи - расчет статические неопределенного стержня, нагруженного осевыми силами. Пусть стержень, состоящий из двух участков площадью поперечного сечения А и 2А, жестко закреплен с обеих концов. Нагрузим стержень осевой силой F. Схема к задаче показана на рисунке

Существует несколько путей решения, мы обычно делаем следующее. Первым делом отбрасываем левую заделку. Вместо нее вводим реакцию опоры R. Направление можно брать произвольно, но в данном случае достаточно очевидно, что левая часть стержня сжата, а правая растянута, так что легко сообразить, что положительное направление реакции R - вправо.

Заодно разбиваем стержень на участки, так же, как мы это делали при решении статически определимых задач. Напоминаем, что разбиение по участкам происходит в тех местах, где меняется профиль сечения, или где приложены сосредоточенные силы, или где заканчивается/начинается действие распределенных сил.

У нас, соответственно, два участка.

Далее делаем вид, что сила R - это внешняя нагрузка, и она известна. Этот фокус позволяет нам начать решать задачу как статически определимую по методу РОЗУ. Несложно увидеть, что внутренние усилия на участках

Чтобы определить R и решить задачу, нужно записать и решить уравнение совместности деформаций. Для данной схемы закрепления стержня очевидно, что расстояние между жесткими заделками остается неизменным, значит, сумма деформаций двух участков равна 0.

Эту вещь надо запомнить, для подобного рода стержней она всегда пригодится. 

Теперь расписываем деформации каждого участка. При отсутствии распределенных нагрузок это довольно просто

Внутренние усилия N мы записали, длины, площади, модуль Юнга заданы. Внимательно следите за материалами, из которых изготовлены участки, часто в задачах они отличаются. В нашем случае

Несмотря на то, что интуитивно понятно, что первый участок сжимается, а второй расширяется, деформации пишем с плюсом, без каких-либо импровизаций.

Подставляем деформации и внутренние усилия в уравнение совместности деформаций и получаем уравнение с одной переменной.

Сокращаем все, что сокращается, приводим все, что приводится, и получаем уравнение - проще не бывает

Теперь, когда мы знаем значение R, задача действительно стала статически определимой. Подставляя R в уравнения для внутренних усилий, находим силы растяжения/сжатия в каждом участке

Внутреннее усилие в участке 1 оказалось отрицательным, значит, он сжимается; усилие в участке 2 - положительное, значит, он растягивается. Все именно так, как и предполагалось.

Поделив внутренние усилия на площади участков, находим напряжения

Ну и напоследок можно посчитать перемещения в участках по стандартным формулам

По этим зависимостям (внутренние усилия N, нормальные напряжения σ, перемещения W) строятся эпюры. Проверка правильности решения - перемещение крайней точки второго участка должно быть равно нулю (там же заделка).

Это условие выполняется. Построим эпюры.

Собственно, задача решена. Бегло проверим эпюры на адекватность: на эпюрах внутренних усилий и напряжений происходит скачок в точке приложения сосредоточенной силы; напряжения на участках разные из-за разных площадей сечений; знаки внутренних усилий и напряжений совпадают; функция перемещения убывает там, где напряжение отрицательно, и возрастает там, где напряжение положительно; эпюра перемещений выходит из нуля и в нуле заканчивается, так как перемещения в заделках равны нулю.

Для окончательной уверенности в правильности решения проведем проверку энергетическим способом. Потенциальная энергия деформированных участков должна быть равна работе внешних сил.

Потенциальная энергия каждого участка считается по формуле

Соответственно, в нашем случае

Работа внешней силы равна половине произведения внешней силы на перемещение точки ее приложения

Работа получается положительной, так как сила А направлено влево, и перемещение точки ее приложение тоже направлено влево (W<0).

Собственно, это все решение. Если сделаете так же на защите, то ни один преподаватель не докопается.

Всегда ваша, Botva-Project

 

Растяжение-сжатие в сопротивлении материалов - вид продольной деформации стержня или бруса, возникающий в том случае, если нагрузка к нему прикладывается по его

Пользователи также искали:

как распределены напряжения по сечению при растяжении и сжатии, осевое растяжение и сжатие, расчет на прочность при растяжении и сжатии задачи, расчет статически неопределимых стержней при растяжении - сжатии, растяжение и сжатие техническая механика, растяжение - сжатие решение задач, условие прочности при растяжении (сжатии), величина продольной силы при растяжении, сжатии зависит от, сжатии, растяжении, растяжение, сжатие, расчет, задачи, стержней, решение, задач, осевое, техническая, механика, осевое растяжение и сжатие, прочность, прочности, неопределимых, распределены, напряжения, сечению, величина, продольной, силы, условие, статически, зависит, Растяжение - сжатие, растяжение и сжатие техническая механика, расчет на прочность при растяжении и сжатии задачи, как распределены напряжения по сечению при растяжении и сжатии, условие прочности при растяжении сжатии,

Расчет стержня переменного сечения работающего на растяжение сжатие

Ступенчатый стержень круглого поперечного сечения нагружен силами . Принимаем материал стержня МА1, .Решение:

1.Построим эпюры продольных сил.
Схема нагружения стержня представлена на рисунке. Обозначим сечения, в которых приложены силы и меняются размеры стержня буквами, начиная от А до F. Сечениями, где приложены силы, стержень разбивается на три участка, в пределах которых продольная сила постоянная, поэтому для определения ее значений нужно рассечь каждый участок и из условия равновесия отсеченной части, не содержащей заделку, определить величину продольной силы.
Проведем на участке АВ произвольное сечение I-I, отбросим часть стержня, содержащую заделку, и рассмотрим условие равновесия оставшейся правой части. На рассматриваемую часть стержня действует сила Р3 = 20кН и продольная сила N1 в сечении I-I. При определении продольных сил в сечениях предполагаем, что они растягивают рассматриваемую часть стержня, т.е. направлены от сечения.
Проектируя силы на ось Х, получим N1 - Р3 = 0. Откуда N1 =Р3 =20 кН. Т.к. продольная сила N1 получилась с положительным знаком, то участок стержня АВ растягивается.
Проведем произвольное сечение II-II и рассмотрим равновесие отсеченной части стержня, не содержащей заделку.

Положительный знак продольной силы N2 свидетельствует о том, что третий участок испытывает растяжение.
Проведем произвольное сечение III-III и рассмотрим равновесие отсеченной части стержня, не содержащей заделку.

Положительный знак продольной силы N3 свидетельствует о том, что третий участок испытывает растяжение.
По найденным значениям продольных сил строим график (эпюру) изменения продольных сил по длине стержня. Проводим базу эпюры параллельно оси стержня и в выбранном масштабе откладываем вверх положительные значения продольных сил и вниз отрицательные.
При правильно построенной эпюре продольных сил в сечениях, где приложены сосредоточенные силы на эпюре будут иметь место скачки на величину приложенной силы.

2 Определим необходимые размеры попречных сечений бруса.
Необходимые размеры поперечних сечений бруса определим исходя из условии прочности при растяжении.

Определим площади сечений на каждом участке

Значение напряжений на каждом участке

Выразим диаметр на участке где продольные силы имеют большее значение.

Округляем диаметры до ближайшего целого большего числа.

2 Построение епюр нормальних напряжений


По этим данным строим эпюру нормальных напряжений 3.Построение эпюры перемещений поперечных сечений. Деформация бруса на каждом участке

Перемещения в сечениях

4.Определим необходимую толщину и диаметр головки стержня

На срез ось рассчитываем по формуле
Принимаем D=41мм
На смятие ось рассчитываем по формуле
Принимаем h=8мм

Cкачать бесплатно пример решения задач - Расчет стержня переменного сечения работающего на растяжение сжатие

Растяжение и сжатие

Растяжение и сжатие – это такой способ действия внешних сил, при котором в поперечных сечениях элементов конструкций возникает лишь один внутренний силовой фактор – продольная сила N.  На растяжения (сжатие) работают многие строительные конструкции и детали машин. Например, элементы металлоконструкций: стойки, колонны, стержни ферменных конструкций и т.д. Это первый вид деформации, с которым знакомится будущий инженер.  Впервые знакомится с понятиями: внутреннее усилие, напряжение, деформация и перемещение. В рамках этого раздела изучается диаграмма растяжения (сжатия), рассматриваются основные механические характеристики материалов, которые в дальнейшем используются в расчетах на прочность и жесткость.

В данной статье будем разбираться, как определить удлинение или укорочение стержня (бруса) под действием внешней нагрузки. Будем разбираться сразу на примерах. Пример расчета удлинения бруса Возьмем брус круглого и постоянного поперечного сечения, который нагружен...

Сегодня будем говорить о том, как определить нормальное напряжение при растяжении (сжатии). Долго говорить не придется, так как определяется оно элементарно. Формула для нахождения нормального напряжения следующая: То есть это отношение продольной силы (N)...

Абсолютно жесткая балка, закреплённая с помощью шарнира и пары вертикальных стрежней, нагруженная силой P. Выяснить какие продольные усилия возникают в стержнях. Произвести прочностной расчет.

Принцип независимости действия сил, также именуемые как принцип суперпозиции, занимает важное место в сопромате. Благодаря этому принципу возможно решение многих линейных задач.

Определение перемещений (деформаций) является важной задачей. По величине абсолютного перемещения можно судить о жесткости конструкции. Этот параметр является неотъемлемой частью любого инженерного расчета. Студенты, как правило, оттачивают полученные теоретические знания на практике по разделу...

В этой статье пойдет речь о том, как строятся эпюры продольных сил,  какой метод используется  при вычислении продольных сил.  Также в статье будут разобраны примеры построения эпюр при различных видах нагрузок. Пример построения эпюры продольных...

Решение практически любой задачи на растяжение (сжатие) начинается с определения продольных сил. Зная их величину можно определить такие важные параметры как напряжение или перемещение. Как говорилось ранее, при чистом растяжении (сжатии) возникает лишь один внутренний...

При испытании образцов на растяжение (сжатие) определяются такие характеристики как модуль упругости, коэффициент Пуассона, предел текучести, временное сопротивление и другие. Эти величины в дальнейшем используются при прочностных расчетах, расчетах на жесткость и устойчивость. Испытание...

Иногда так бывает, что при монтаже какой-то конструкции выясняется, что детали, из которых она состоит, не стыкуются между собой. Но иногда эти не точности можно компенсировать и собрать конструкцию за счет приложения какой-то силы....

Растяжение и сжатие - Строительная механика

 

Перейти к примеру задачи.

В сопротивлении материалов при растяжении или сжатии под действием силы Р рассматривают нормальные напряжения σ, распределенные равномерно по поперечному сечению стержня, соответственно:

 где S ‒ площадь поперечного сечения стержня, м2.

Правило знаков в сопромате для нормальных напряжений аналогично правилу для продольных сил в строительной механике: если сила растягивает стержень, то "+", если сжимает "‒".

Под действием силы Р стержень длиной l удлиняется на величину Δl, которая называется абсолютным удлинением. При этом выделяют относительную продольную деформацию, определяемую по формуле:

 Для упругих материалов в сопромате действует Закон Гука, представляющий собой зависимость между нормальным напряжением σ и относительной деформацией ε:

 где Е - модуль продольной упругости (модуль Юнга), Па.

Из закона Гука можно определить абсолютное удлинение стержня:

 Абсолютное удлинение стержня под действием только собственного веса определяется по формуле:

 где γ ‒ удельный вес материала стержня, Н/м3.

Проверочный расчет на прочность стальных конструкций в сопротивлении материалов при растяжении-сжатии выполняется по зависимости:

 где [σ] ‒ допускаемое напряжение, Па.

Ниже приведен пример решения задачи по данной теме.

 

Задача

 

Исходные данные: Р=10 кН; S=0,3 м2; Е=2,1·105 МПа.

Необходимо построить эпюры нормальных сил и напряжений. Определить перемещение нижнего конца стержня (бруса), представленного на рисунке 1, а. Все размеры на рисунке 1 даны в метрах.

 

 

 Рисунок 1 ‒ Схема стержня и эпюры напряжений

 

 Вначале стержень разбивается на участки, границами которых являются точки приложения сосредоточенной силы и изменения площади поперечного сечения.

Для каждого участка составляется уравнение равновесия (рисунок 1, б):

Участок 1: 0 ≤ z ≤ 6:

 

 

Участок 2: 6 ≤ z ≤ 8:

 

 

 

Участок 3: 8 ≤ z ≤ 11:

 

 

Строим эпюру нормальных сил (рисунок 1, в).

Для каждого рассмотренного участка определяем нормальные напряжения:

 

 

Строим эпюру нормальных напряжений (рисунок 1, г).

Максимальное нормальное напряжение возникает на первом участке: σ=0,067 МПа.

Определяем перемещение каждого участка стержня:

 

 

 

Определяем перемещение нижнего конца стержня:

 

 

 Оставить свои комментарии и задать вопросы по задаче Вы можете в нашей группе «Вконтакте».

Осевое сжатие - обзор

7.3.2 Максимальная прочность при сжатии тонкой колонны

Современные подходы к проектированию железобетонных конструкций решают проблему гибкости колонны либо с помощью метода номинальной кривизны, либо путем применения моментальной лупы. Jiang & Teng (2013) разработали новый метод проектирования специально для узких колонн из стеклопластика, основанный на методе номинальной кривизны. Чтобы подойти к проблеме, следующие восемь предположений были сделаны в качестве основы для разработки модели: (1) форма отклоненного столбца имеет форму полусинусоидальной волны; (2) отношение поперечного отклонения к длине относительно невелико; (3) плоские сечения остаются плоскими; (4) арматурная сталь ведет себя идеально упругой и пластичной в виде билинейной кривой напряжение – деформация; (5) ограничение, обеспечиваемое поперечной сталью, незначительно; (6) бетон в растяжении незначительно; (7) поведение напряженно-деформированного бетона с FPR-ограничением представлено моделью Лам и Тенг (2003a); и (8) кривая напряжения-деформации стальной арматуры и бетона, ограниченного FPR, обратима во время разгрузки.

Согласно первому предположению, когда колонна отклоняется в форме полусинусоиды, отклонение на средней высоте связано с кривизной на средней высоте:

(7,45) fmid = l2π2ϕmid

Следовательно, действующий изгибающий момент на средней высоте секции можно найти:

(7,46) Mmid = Ne + fmid = Ne + l2π2ϕmid

где:

N : осевая нагрузка

e : эксцентриситет нагрузки на концах колонны.

Переменная ϕ bal - это кривизна в состоянии сбалансированного разрушения, когда бетон достигает своей предельной деформации сжатия при одновременном подаче стальной арматуры.Это может быть выражено следующим образом:

(7,47) ϕbal = 2ɛcu + ɛyD + d

где:

ɛ cu : предельная осевая деформация бетона с FRP

ɛ y : деформация текучести продольной стальной арматуры.

На основе сделанных выше предположений и дальнейшего анализа Jiang & Teng (2013) предложили следующую систему уравнений для узких колонн, ограниченных FPR:

(7,48) Nu = θα1fcc′A1 − sin2πθ2πθ + θc − θtfyAs

(7 .49) Nue + l2π2ξ1ξ2ϕbal = 23α1fcc′ARsin3πθπ + fyAsRsinπθc + sinπθtπ

, где

θ : отношение центрального угла, соответствующего глубине эквивалентного блока напряжений, к 2π

7
средний коэффициент напряжения для бетона из стеклопластика

θ c и θ t : значения, которые выражают вклад стали на сжатие и растяжение и напрямую зависят от θ .Эти переменные задаются следующим образом:

(7,50) α1 = 1,17−0,2fcc ′ / fco ′

(7,51) 0≤θc = 1,25θ − 0,125≤1

(7,52) 0≤θt = 1,125−1,5 θ≤1

ξ 1 и ξ 2 также были введены в приведенные выше уравнения для описания разрушения материала:

(7,53) ξ1 = Nuo − NuNuo − Nbal≤1

и

( 7,54) ξ2 = 1,15 + 0,06ρɛ − 0,01 + 0,012ρɛlD≤1

где:

D : диаметр секции колонны

f куб.см ′: прочность на сжатие бетона с FRP

f co ′: прочность на сжатие безнапорного бетона

N bal : осевая нагрузка при сбалансированном разрушении

N u : допустимая осевая нагрузка

N uo : допустимая осевая нагрузка ниже концентрическое сжатие

ρ ε : коэффициент деформации

ξ 90 018 1 : коэффициент, отражающий влияние уровня осевой нагрузки

ξ 2 : коэффициент, отражающий влияние гибкости колонны

ɸ bal : кривизна при сбалансированном разрушении.

Как работает тензодатчик?

Что такое тензодатчик?

Тензодатчик - это тип преобразователя, который представляет собой устройство, преобразующее энергию из одной формы в другую. В частности, весоизмерительные ячейки представляют собой преобразователи силы и , преобразующие кинетическую энергию силы, такой как растяжение, сжатие, давление или крутящий момент, в измеримый электрический сигнал. Сила сигнала изменяется пропорционально приложенной силе. В зависимости от выходного сигнала существует три основных типа датчиков веса: гидравлические, пневматические и тензодатчики.(Центр тензодатчиков имеет дело исключительно с тензодатчиками.)

Наиболее часто используемый тип тензодатчика в промышленных приложениях - это. Этот тип датчика веса является точным и экономичным. Тензодатчик тензодатчика состоит из твердого металлического корпуса (или «пружинного элемента»), на котором закреплены тензодатчики. Корпус обычно изготавливается из алюминия, легированной стали или нержавеющей стали, что делает его очень прочным, но при этом минимально эластичным. При приложении нагрузки корпус датчика веса слегка деформируется, но, если он не перегружен, всегда возвращается к своей первоначальной форме.В ответ на изменение формы тела тензодатчики также меняют форму. Это, в свою очередь, вызывает изменение электрического сопротивления тензодатчика, которое затем может быть измерено как изменение напряжения. Поскольку это изменение выходной мощности пропорционально приложенному весу, вес объекта может быть определен по изменению напряжения.

Тензодатчики

Как работает тензодатчик?

Чтобы ответить на вопрос "Как работает тензодатчик?" Сначала нам нужно ответить на вопрос «Как работает тензодатчик?».Тензодатчик - это устройство, которое измеряет изменение электрического сопротивления при приложении силы. Типичный тензодатчик состоит из очень тонкой проволоки или фольги, расположенной в виде сетки таким образом, чтобы при приложении деформации вдоль одной оси происходило линейное изменение сопротивления. Доступно множество типов тензодатчиков:

  • Линейные тензодатчики: Проволока, прикрепленная к основе тензодатчика, проходит параллельно краям тензодатчика. Они используются для измерения осевой деформации и деформации изгиба.
  • Датчики деформации сдвига: Проволока, прикрепленная к основе тензодатчика, проложена под углом 45 ° к сторонам датчика. Они используются для измерения.

Тензодатчики часто используются вместе с большим количеством тензодатчиков для повышения точности. Один активный тензодатчик называется четвертьмостом, два активных тензодатчика - полумостом, а четыре активных тензодатчика - полным мостом.

Изменения сопротивления тензодатчика различаются в тензодатчиках растяжения по сравнению стензодатчики сжатия. Сила натяжения заставляет тензодатчик становиться тоньше и длиннее, увеличивая сопротивление. Сила сжатия заставляет тензодатчик становиться все толще и короче, уменьшая сопротивление. Тензодатчик прикреплен к тонкой основе (держателю), которая прикреплена непосредственно к датчику нагрузки, позволяя тензодатчику испытывать напряжение датчика.

Изменение сопротивления, измеренное одним тензодатчиком, чрезвычайно мало, около 0.12 Ом. Чувствительность тензодатчика увеличивается с увеличением количества применяемых тензодатчиков. Хороший способ превратить эти небольшие изменения в нечто более измеримое - соединить их в виде моста Уитстона.

Типы тензодатчиков

Тензодатчики

имеют разную ориентацию в зависимости от типа измеряемой силы. Деформация изгиба, деформация сдвига, осевая деформация, крутящий момент и давление измеряются с использованием специальной схемы тензодатчиков. См. Наш блог о типах тензодатчиков для получения дополнительной информации.

Мост Уитстона

Мост Уитстона представляет собой конфигурацию из четырех симметричных резисторов с известным напряжением возбуждения, как показано ниже:

V EX - известное постоянное напряжение, а V O - измеренное. Если все резисторы сбалансированы, то есть R 1 / R 2 = R 3 / R 4 , то V O равно нулю. Если есть изменение в номинале одного из резисторов, тогда V O будет иметь результирующее изменение, которое можно измерить и интерпретировать с помощью закона Ома.Закон Ома гласит, что ток (I, измеренный в амперах), протекающий по проводнику между двумя точками, прямо пропорционален напряжению (V) в этих двух точках. Сопротивление (R, измеряемое в Ом) вводится как константа в этом соотношении, не зависящая от тока. Закон Ома выражается уравнением I = V / R.

При применении к 4 ветвям мостовой схемы Уитстона результирующее уравнение будет:

В O = R3 р 2 × В EX
р 3 + 4 р. 1 + р. 2

В датчике нагрузки эти резисторы заменены тензодатчиками при попеременных измерениях растяжения и сжатия.Когда к весоизмерительному датчику прикладывается сила, сопротивление в каждом тензодатчике изменяется, и измеряется V O . Из полученных данных можно легко определить V O , используя приведенное выше уравнение.

Дара Трент, директор по техническому контенту

В Load Cell Central с 2017 года Дара работает напрямую с нашими инженерами и техническими специалистами, создавая точный и актуальный контент для обслуживания и информирования наших клиентов. Помимо написания контента, она также управляет нашим графическим дизайном и интернет-маркетингом.

Каковы принципы работы тензодатчиков типа S и тензодатчиков

Принцип работы

Тензодатчики, как и все другие современные датчики веса, по сути являются преобразователями, которые преобразуют силу или вес в электрический сигнал посредством тензодатчиков. При нагрузке основная часть тензодатчика слегка деформируется. Тензодатчики, которые прочно прикреплены к корпусу весоизмерительного датчика, также деформируются, изменяя свое электрическое сопротивление. Это генерирует сигнал напряжения, который пропорционален начальной силе или весу.

Конструкция

Тензодатчики разработаны для применений, в которых используются подвешенные грузы. По существу, им часто необходимо располагаться на одной линии с зависимым объектом, обычно интегрированным в поддерживающее устройство. Форма "S" или "Z" этих весоизмерительных ячеек обусловлена ​​этим требованием. И верхняя, и нижняя конечности обеспечивают совпадение монтажных отверстий с центральной осью.

Во многих отношениях это специализированные весоизмерительные ячейки. Центральная штанга действует так же, как и тензодатчик, с тензодатчиками, установленными для определения деформации изгиба или сдвига.Разница в том, что у консоли нет фиксированного конца. В обычных весоизмерительных датчиках с балкой один конец обычно прикреплен к основанию, а нагрузка прикладывается к другому «свободному» концу, как у трамплина. В ячейке натяжения S-типа ни один конец не закреплен, а скорее один конец соединен через верхнее плечо с устройством выше, а другой конец через нижний рычаг соединен с устройством ниже.

Когда весоизмерительный датчик испытывает напряжение, с одной стороны центральной штанги происходит подтягивание вверх, а с другой стороны - равное усилие вниз.Дифференциал поперек центральной планки вызывает деформацию, которая улавливается тензодатчиками.

Flintec Products

Компания Flintec предлагает для покупки ряд датчиков нагрузки на растяжение, которые подходят как для крупных, так и для небольших заказов. Все наши продукты полностью производятся нами, что обеспечивает высокое качество материалов и высокое качество сборки. Если вам нужно что-то уникальное, мы можем помочь вам с индивидуальным решением. Мы можем предложить несколько услуг, включая проектирование механической части, разработку электрических систем и программного обеспечения, испытания и калибровку, управление нормативными требованиями и сертификацией, вплоть до проектов, полностью управляемых проектами.Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о том, чем мы можем помочь.

Как работает тензодатчик? Что такое тензодатчик?

Что такое тензодатчик , какие существуют типы датчиков силы и как они работают при измерении силы? В этом подробном руководстве вы узнаете о функциях и возможностях различных тензодатчиков, также известных как датчики силы.


Датчик нагрузки , изготовленный в США компанией FUTEK Advanced Sensor Technology (FUTEK), ведущим производителем датчиков нагрузки, производящим огромный выбор датчиков силы , использующих одну из самых передовых технологий в индустрии датчиков: тензодатчик из металлической фольги технология.Датчик силы определяется как преобразователь, который преобразует входную механическую нагрузку , вес, растяжение, сжатие или давление в электрический выходной сигнал (определение тензодатчика). Датчики силы также широко известны как Force Transducer . Существует несколько типов датчиков веса в зависимости от размера, геометрии и грузоподъемности.


Что такое тензодатчик, датчик силы или датчик силы?

По определению, датчик нагрузки (или датчик нагрузки) представляет собой тип датчика, в частности датчик силы.Он преобразует входную механическую силу , такую ​​как нагрузка , вес (также известные датчики веса), растяжение , сжатие или давление (также известные как датчики давления для измерения давления - что такое датчик давления?) В другое физическое состояние. переменная, в данном случае, в электрический выходной сигнал, который можно измерить, преобразовать и стандартизировать. По мере увеличения силы, приложенной к датчику силы, электрический сигнал изменяется пропорционально.

Преобразователи силы

стали важным элементом во многих отраслях, включая автомобилестроение, высокоточное производство, аэрокосмическую и оборонную промышленность, промышленную автоматизацию, медицину и фармацевтику, а также робототехнику, где надежное и высокоточное измерение нагрузки имеет первостепенное значение (т.е. медицинский датчик нагрузки). Совсем недавно, с развитием коллаборативных роботов (коботов) и хирургической робототехники, появилось много новых приложений для измерения силы , таких как миниатюрные медицинские датчики для роботизированной хирургии.

Миниатюрный линейный датчик нагрузки LCM100

Ячейка нагрузки через отверстие пончика ЛТх400 - Шайба силы

Посетите наш магазин тензодатчиков.Доступно более 600+ типов тензодатчиков!

Как работает датчик веса?

Во-первых, нам необходимо понять физику и материалы, лежащие в основе принципа работы тензодатчика , тензодатчика (иногда называемого тензодатчиком ). Тензодатчик из металлической фольги - это материал, электрическое сопротивление которого зависит от приложенной силы. Другими словами, он преобразует (или преобразует) силу, давление, растяжение, сжатие, крутящий момент, вес и т. Д. В изменение электрического сопротивления, которое затем можно измерить.Таким образом, тензодатчик из металлической фольги является строительным блоком принципа работы датчика силы. Измерение веса с помощью тензометрического моста также является одним из замечательных приложений этой технологии.

Тензодатчики - это электрические проводники, плотно прикрепленные к пленке зигзагообразной формы. Когда эту пленку натягивают, она вместе с проводниками растягивается и удлиняется. Когда его толкают, он сжимается и становится короче. Это изменение формы вызывает изменение сопротивления в электрических проводниках.На основании этого принципа можно определить прилагаемую к весоизмерительной ячейке деформацию, поскольку сопротивление тензодатчика увеличивается с приложенной деформацией и уменьшается с уменьшением.

Рис. 1. Тензорезистор из металлической фольги. Источник: ScienceDirect

.

Конструктивно датчик силы (или преобразователь ) выполнен из металлического корпуса (также называемого изгибом), к которому прикреплены тензодатчики из фольги . Корпус датчика обычно изготавливается из алюминия или нержавеющей стали, что придает датчику две важные характеристики: (1) обеспечивает прочность, чтобы выдерживать высокие нагрузки, и (2) обладает эластичностью, позволяющей минимально деформироваться и возвращаться к своей исходной форме при воздействии силы. удаленный.

При приложении силы ( растяжение или сжатие ) металлический корпус действует как «пружина» и слегка деформируется, и, если он не будет перегружен, он возвращается к своей первоначальной форме. По мере деформации изгиба тензодатчик также изменяет свою форму и, следовательно, свое электрическое сопротивление, что создает изменение дифференциального напряжения через цепь моста Уитстона . Таким образом, изменение напряжения пропорционально физической силе, приложенной к изгибу.

Рис. 2: Деформация тензодатчика как при растяжении, так и при сжатии.

Посетите наш магазин тензодатчиков. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!

Эти тензодатчики расположены в так называемой схеме моста Уитстона (см. Анимированную схему цепи датчика веса). Это означает, что четыре тензодатчика соединены между собой в виде замкнутой цепи, и измерительная сетка измеряемой силы выравнивается соответствующим образом.

Модуль усилителя тензодатчика (или преобразователи сигнала тензодатчика) подает регулируемое напряжение возбуждения на усилитель моста Уитстона тензодатчика и преобразует выходной сигнал мВ / В в другую форму сигнала, более полезную для пользователя.Сигнал, генерируемый тензометрическим мостом, является сигналом низкой мощности и может не работать с другими компонентами системы, такими как ПЛК, модули сбора данных (DAQ), регистраторы данных тензодатчиков, компьютеры или микропроцессоры. Таким образом, функции формирователя сигнала тензодатчика включают в себя напряжение возбуждения, фильтрацию или ослабление шума, усиление сигнала и преобразование выходного сигнала (то есть АЦП с тензодатчиком).

Кроме того, изменение выходного напряжения усилителя тензодатчика откалибровано так, чтобы оно было линейно пропорционально силе Ньютона, приложенной к изгибу.

Рис. 3: Тензодатчик - схема Уитстона с полным мостом.

Важным понятием, касающимся датчиков силы, является чувствительность и точность тензодатчика. Точность датчика силы может быть определена как наименьшее количество силы, которое может быть приложено к корпусу датчика, необходимое для того, чтобы вызвать линейное и повторяемое изменение выходного напряжения. Чем выше точность тензодатчика силы, тем лучше, поскольку он может постоянно фиксировать очень ощутимые изменения силы. В таких приложениях, как высокоточная автоматизация производства, хирургическая робототехника, аэрокосмическая промышленность, линейность тензодатчиков имеет первостепенное значение для обеспечения точной подачи данных в систему управления PLC или DAQ при точном измерении силы.Некоторые из наших универсальных весоизмерительных ячеек имеют нелинейность ± 0,1% (от номинальной мощности) и неповторяемость ± 0,05% RO.

Хотите узнать больше о тензодатчиках? Загляните в наш магазин тензодатчиков!

Каковы преимущества тензодатчиков?

Тензометрические датчики с металлической фольгой (не датчик с протяжной проволокой) являются наиболее распространенной технологией, учитывая их высокую точность, долгосрочную надежность, разнообразие форм и геометрии датчиков и экономическую эффективность по сравнению с другими технологиями измерения силы.Кроме того, тензометрические датчики силы меньше подвержены влиянию колебаний температуры.

  • Самая высокая точность, которая может соответствовать многим стандартам от хирургической робототехники до авиакосмической промышленности;
  • Прочная конструкция из высокопрочной нержавеющей стали или алюминия;
  • Сохраняйте высокую производительность при максимально долгом сроке службы даже в самых суровых условиях. Некоторые конструкции тензодатчиков могут работать до миллиардов полностью обращенных циклов (срок службы).
  • Множество геометрий и индивидуальных форм, а также варианты крепления для ЛЮБОЙ шкалы В ЛЮБОМ месте.
  • Полная гамма блюд с вместимостью от 10 граммов до 100 000 фунтов.

Какие типы датчиков веса?

Несмотря на то, что существует несколько технологий измерения силы, мы остановимся на наиболее распространенном типе датчиков веса: тензодатчиках из металлической фольги. В пределах типов датчиков силы существует множество форм и геометрий тела, каждый из которых предназначен для различных приложений. Познакомьтесь с ними, если хотите купить датчик веса:

  • Линейный датчик нагрузки - Чаще всего называется линейным датчиком силы с наружной резьбой.Этот тип датчика силы нагрузки может использоваться как в приложениях силы толкания, так и тяги. Проточные датчики обеспечивают высокую точность и высокую жесткость при минимальном необходимом монтажном зазоре. Они отлично подходят для выносливости, приложений для измерения усилия и датчика измерения силы для оборудования для тренировок в тренажерном зале. Также предлагается в миниатюрных версиях в виде микродатчик нагрузки (он же микродатчик силы, миниатюрный датчик нагрузки, миниатюрный датчик силы или миллиграммовый датчик нагрузки).
  • Весоизмерительная ячейка с колонной - FUTEK предлагает широкий ассортимент емкостных весоизмерительных ячеек (также известных как тензодатчики с колонной), предназначенных для высокопроизводительных приложений сжатия, таких как испытание силы зажима тисков станков с ЧПУ.Эти модели предлагают прочную конструкцию с грузоподъемностью от 2 000 до 30 000 фунтов. Компания FUTEK также разработала серию миниатюрных контейнеров для тензодатчиков для приложений, где размер является критическим фактором.
  • Кнопка нагрузки - Эти датчики силы имеют единую плоскую выступающую поверхность (также известную как кнопка), на которую прикладывается сжимающая сила. Что впечатляет в кнопках загрузки, так это их низкопрофильная конструкция датчика веса. Какими бы небольшими ни были датчики веса, они известны своей надежностью и используются в приложениях для измерения усталости.Для некоторых приложений требуются миниатюрные режимы, такие как кнопка загрузки сверхминиатюрного тензодатчика LLB130. Измерение нагрузки на подшипник качения - это приложение, в котором используются кнопки нагрузки.
  • S Beam Load Cell - С другими названиями, включая Z Beam Sensor, S-Type или Shear Beam Load Cell, S Beam Load Cell, S Beam Load Cell, S Beam Load Cell, S Beam Load Cell, S Beam Load Cell - датчик нагрузки растяжения и датчик нагрузки сжатия с внутренней резьбой для монтажа. Этот тип датчика силы, обладающий высокой точностью, тонким динамометрическим датчиком и компактным профилем, отлично подходит для поточной обработки и приложений с автоматической обратной связью.Весоизмерительные ячейки S Beam также могут использоваться в качестве бесконтактных датчиков потока при измерении расхода флюида.
  • Тензодатчик со сквозным отверстием - Также известный как тензодатчик со сквозным отверстием или тензодатчик с шайбой, датчик со сквозным отверстием традиционно имеет гладкий внутренний диаметр без резьбы, используемый для измерения сжимающих нагрузок, которые требуют прохождения стержня через его центр. Одно из основных применений этого типа датчика - измерение нагрузки на болты.
  • Тензодатчики типа "блины" - Тензодатчики типа "блины" или универсальные датчики веса имеют центральное резьбовое отверстие для измерения нагрузок при растяжении или сжатии.Эти датчики силы используются в приложениях, где требуется высокая износостойкость, высокая усталостная долговечность или высокопроизводительные линейные измерения, например, в приложениях для силовых испытаний материалов и тензодатчиках для систем взвешивания резервуаров. Они также обладают высокой устойчивостью к внеосевым нагрузкам и также доступны в виде низкопрофильных тензодатчиков типа «блины».
  • Датчик нагрузки на конце стержня - Также известный как датчик нагрузки с приводом, этот тип датчика нагрузки предлагает одну наружную резьбу и одну внутреннюю резьбу для установки. Комбинация наружной и внутренней резьбы хорошо подходит для приложений, в которых необходимо приспособить датчик силы к существующему приспособлению.
  • Ячейка нагрузки с изгибающейся балкой - Обладает тонкой конструкцией, что делает его идеальным для OEM-приложений. Весоизмерительные ячейки с изгибающимися балками, используемые при сжатии, можно использовать для измерения силы, давления на поверхность и смещения в OEM-приложениях. Консольные весоизмерительные ячейки благодаря своему миниатюрному размеру - отличный выбор для работы в тесноте.
  • Одноточечный датчик нагрузки - Одноточечный датчик нагрузки с боковой установкой, предназначенный специально для OEM-приложений, требующих высокой точности или крупносерийного производства.Эти датчики силы на основе тензометрических датчиков измеряют растяжение и сжатие и также известны как компактные параллелограммные датчики или одноточечные датчики нагрузки. Боковые датчики нагрузки, такие как модель LSM300, являются рекомендуемым OEM-решением для измерения веса автоматических машин для розлива бутылок.

Также доступны другие уникальные конструкции, такие как датчики нагрузки со штифтом (также известный как штифт датчика веса), датчик нагрузки ремня безопасности и другие.

LLB130 Миниатюрная кнопка нагрузки

Миниатюрный тензодатчик колонки LCA305

Загляните в наш магазин весоизмерительных ячеек, где вы найдете более 600 типов тензодатчиков!

Как выбрать датчик веса для вашего приложения?

Мы понимаем, что выбор подходящего датчика нагрузки - непростая задача, так как нет реального отраслевого стандарта относительно того, как выбирать датчики нагрузки для продажи.Вы также можете столкнуться с некоторыми проблемами, в том числе с поиском совместимого тензометрического усилителя, формирователя сигнала тензодатчика или требования нестандартного продукта, который увеличил бы время доставки продукта.

Чтобы помочь вам выбрать датчик силы, компания FUTEK разработала простое руководство из 5 шагов. Вот краткая информация, которая поможет вам сузить круг выбора. Ознакомьтесь с нашим полным руководством «Важные соображения при выборе тензодатчика» для получения дополнительной информации.

  • Шаг 1: Изучите свое приложение и то, что вы измеряете .Датчики нагрузки отличаются от промышленных датчиков давления (также называемых датчиком давления) или датчиков крутящего момента, и они предназначены для измерения нагрузок на растяжение и сжатие.
  • Шаг 2 : Определите монтажные характеристики датчика и его сборку. У вас статическая нагрузка или она динамическая? Определите тип крепления. Как вы будете устанавливать этот датчик силы?


Диаграммы на линии

Схемы бокового монтажа

  • Шаг 3 : Определите минимальные и максимальные требования к емкости. Обязательно выберите грузоподъемность сверх максимальной рабочей нагрузки и определите все посторонние нагрузки (боковые нагрузки или нецентральные нагрузки) и моменты до выбора грузоподъемности. В некоторых случаях вам потребуется многоосевой датчик нагрузки, такой как 6-осевой датчик. Одним из типичных применений многоосных тензодатчиков в аэрокосмической отрасли является стенд для испытания тяги ракетного двигателя, необходимый для определения характеристик тяги и Isp ракетного двигателя в условиях статических испытаний.
  • Шаг 4: Определите свои размеры и геометрию требования (ширина, вес, высота, длина и т. Д.) И требования к механическим характеристикам (выходная мощность, нелинейность, гистерезис, ползучесть, сопротивление моста, разрешение, частотная характеристика и т. Д.)Другие характеристики, которые следует учитывать, включают водонепроницаемый датчик силы (погружной датчик нагрузки), криогенный, высокотемпературный, множественные или дублирующие мосты и TEDS IEEE1451.4.
  • Шаг 5: Определите тип вывода, который требуется вашему приложению. Выходные данные схемы датчиков силы указаны в мВ / В (милливольтах на вольт). Следовательно, если вашему ПЛК, прибору или DAQ требуется аналоговый выход (например, датчик нагрузки 4-20 мА), цифровой выход или последовательная связь (например, выход цифрового датчика нагрузки или датчик нагрузки USB), вам, безусловно, потребуется усилитель датчика нагрузки или формирователь сигнала.Для некоторых приложений требуется цифровой индикатор тензодатчика или портативный дисплей для считывания показаний с местного тензодатчика. Убедитесь, что вы выбрали правильный усилитель, а также откалибруйте всю систему измерения (датчик нагрузки + формирователь сигнала). Это готовое решение обеспечивает большую совместимость и точность всей системы измерения силы.

В сочетании с тросовым датчиком (он же струнный потенциометр) тензодатчики являются стержнем современной автоматизации производства.

FUTEK имеет специальные типы универсальных модулей формирования сигналов, которые поддерживают широкий диапазон входов датчиков, таких как ± 10 В постоянного тока, 0-20 мА, ± 400 мВ / В и входы импульсного типа TTL.Универсальный модуль формирования сигнала USB520 USB может работать в паре с датчиками различных типов и устраняет необходимость во внешнем источнике питания для датчика и оборудования отображения. Модуль питается от ПК через USB-кабель, обеспечивая напряжение возбуждения 5-24 В постоянного тока на датчик и одновременно 5 В постоянного тока для энкодеров.

Для получения более подробной информации о нашем Руководстве по 5 шагам, пожалуйста, посетите наш «Как выбрать тензодатчик» для получения полных рекомендаций.

Тензодатчик растяжения и сжатия, от 100 кг / 2 тонны до 20 тонн

Тензодатчики растяжения и сжатия имеют диапазон грузоподъемности от 100 кг, 500 кг, 1000 кг, от 2 до 20 тонн.Емкость тензодатчика может быть изменена в соответствии с требованиями заказчика.
После покупки одного тензодатчика ATO вы можете купить специальный цифровой панельный измеритель для получения показаний напрямую или купить передатчик для вывода стандартного сигнала на ПЛК, РСУ и другие системы. Настраиваемый выходной сигнал составляет 0-5 В, 0-10 В или 4-20 мА.

Спецификация :

Модель ATO-LCS-TJL-4
Масса брутто 1 ~ 5 кг
Диапазон производительности * 100 кг ~ 20 тонн
Точность 0.05% F.S (линейность + гистерезис + повторяемость)
Чувствительность 2,0 ± 0,1 мВ / В
Ползучесть ± 0,05% полной шкалы / 30 мин
Нулевой выход ± 1% F.S
Влияние температуры на ноль ± 0,05% полной шкалы / 10 ℃
Влияние температуры на выход ± 0,05% полной шкалы / 10 ℃
Рабочая температура -20 ℃ ~ + 65 ℃
Входное сопротивление 380 ± 10 Ом
Выходное сопротивление 350 ± 3 Ом
Сопротивление изоляции ≥5000 МОм
Предохранительная перегрузка 150% F.S
Напряжение моста (напряжение возбуждения) постоянного тока 10 В
Материал Легированная или нержавеющая сталь
Класс защиты IP67
Длина кабеля 2 м (< 5 тонн), 5 м (≥5 тонн)
Электропроводка EXC +: красный, EXC-: черный, SIG +: зеленый, SIG-: белый

Размер:

Вместимость Размер (мм)
А H ΦB Φ M С
100 ~ 500 кг 88 58 28 44 М16 * 1.5 26
700 кг 88 58 32 44 M16 * 1,5 30
1 ~ 5 тонн 120 68 51 63 M22 48
7 ~ 15 тонн 138 94 60 76 M30 56
20 тонн 156 108 68.5 88 M36 * 3 76


Советы : Как определить тензодатчик с помощью мультиметра?
Прежде всего, измерьте значения сопротивления входных и выходных клемм тензодатчика, сравните со значениями сопротивления, указанными на продукте. Если измеренные значения превышают стандартный диапазон, это означает, что датчик веса неисправен. В настоящее время существует два значения сопротивления общего весоизмерительного датчика: одно - с низким сопротивлением, при котором входная клемма составляет 400 Ом ± 20 Ом, а выходная клемма - 350 Ом ± 5 Ом; другой - с высоким сопротивлением, при котором входная клемма составляет 800 Ом ± 20 Ом, а выходная клемма - 700 Ом ± 5 Ом.Кроме того, измерьте выходной сигнал тензодатчика. Выберите опцию напряжения в мВ цифрового мультиметра, введите 10 В постоянного тока на входную клемму тензодатчика, а затем измерьте выходное напряжение тензодатчика. Значение напряжения = 10 В * чувствительность тензодатчика * значение силы / значение диапазона. Если измеренное значение сильно отличается от расчетного, это означает, что датчик поврежден.

Напряжение против сжатия | Что такое растяжение и сжатие

Самый важный момент в этой статье

Что такое напряжение?

Слово «натяжение» происходит от латинского слова, означающего «растягивать». Проверка части силы, как одного типа тянущего усилия. Все находящиеся в контакте физические объекты могут оказывать друг на друга силу.

Этот контакт вызывает разные имена на основе этих типов объектов в контакте. Если один из объектов, оказывающих силу, оказывается веревкой, веревкой, цепью или тросом, мы называем силовое натяжение

Сила натяжения

Также прочтите: Что такое сливовый бетон | Приложение | Смешайте Дизайн | Методология

Чему равна сила натяжения?

Эта система имеет постоянную скорость и равновесие, потому что натяжение троса, тянущего вверх объект, равно силе веса, т.е.е., мг. Где M - это масса , и g - ускорение , вызванное силой тяжести, которая тянет объект вниз.

Формула напряжения.

T = мг

M = Масса / Вес кг

г = сила тяжести.

Пример силы натяжения.

Когда вы тянете за объект веревкой, веревка слегка растягивается . Это растяжение кабеля может привести к тому, что кабель будет натянутым, что позволяет кабелю передавать силу с одной стороны кабеля на другую, примерно так же, как растянутая пружина будет тянуть за объекты, соединенные с ней.

Это растяжение кабеля обычно слишком мало, чтобы его можно было заметить, поэтому мы обычно игнорируем небольшое растяжение, которое возникает в кабелях, канатах и ​​проводах. Однако, если задействованные силы также велики, большое растяжение может привести к разрыву веревки. Поэтому рекомендуется проверить предел натяжения любого кабеля или канатов, которые вы планируете использовать.

Также прочтите: Разница между строительным раствором и бетоном | Что такое раствор и бетон | Тип раствора и бетона

Что такое сжатие?

Сила сжатия - это сила, возникающая при сжатии объекта или вещества .Когда силы сдвига совмещены друг с другом, они называются силами сжатия.

Сила сжатия используется во всем, от компрессионных тормозов до ручных инструментов. Прочность на сжатие материалов и конструкций - важное инженерное соображение .

Силу сжатия можно визуализировать, поместив объект на пружину. Когда пружина сжимается, а затем отпускается, объект выбрасывается в воздух.

Это результат силы сжатия, возникающей при сжатии пружины.

Чему равна сила сжатия?

Сила сжатия обычно выражается в Ньютонах (Н), определяемых как единица силы, которая дает массе в один килограмм ускорение в 1 метр в секунду в квадрате (м / с2, обычно обозначаемое как «а»).

Формула сжатия.

N = млн лет

M = Масса / Вес кг

A = Площадь.

Примечание

Примеры силы сжатия

  • На приведенном выше рисунке показан другой общий визуальный пример силы сжатия - действие прижатия двух концов пружины друг к другу.
  • Когда к пружине прикладывается сила сжатия , физическая форма пружины уплотняется.
  • При отпускании компрессии пружина немедленно расширяется наружу и принимает свою нормальную форму.

Также прочтите: Соотношение бетонной смеси | Что такое соотношение бетонной смеси | Тип бетонной смеси Соотношение

Зачем нужен тест на силу сжатия?

С точки зрения инженера-конструктора, количественная оценка того, как устройство, изделие или конструкция реагирует на сжимающие силы, может многое получить. Испытания силы сжатия могут дать важную информацию в различных аспектах

№1. Выбор материала:

В случае выбора материала для конструкции изделия, испытание на силу сжатия может использоваться, чтобы помочь инженерам-проектировщикам сосредоточиться на материале, оптимизированном для работы в условиях сжатия.

№2. Конкурентный анализ:

Эти испытания силы сжатия могут помочь инженерам-конструкторам улучшить характеристики своих изделий, используя недостатки конкурентов.

№3. Соответствие внутренним или сторонним стандартам сертификации:

Испытания силы сжатия могут быть интегрированы в процессы сертификации, такие как ISO, ASTM и другие.

Проверка качества:

Испытания на силу сжатия также могут быть последней линией защиты продуктов, где такие испытания помогут выявить потенциальные дефекты продукта. Тест также может использоваться, чтобы помочь определить, нужно ли что-то корректировать в производственном процессе.

Также прочтите: Что такое покрытие в бетоне | Прозрачная крышка в балках, перекрытиях, колоннах, опорах

Напряжение Vs. Компрессия

Старший № Напряжение Сжатие
1 Напряжение Сила - это сила , которая разрывает материалы. Сжатие Сила - это сила , при которой материал сжимается.
2 Сила, которая пытается удлинить тело или объект, называется натяжением. Сила, которая пытается сократить тело или объект, называется сжатием.
3 Эффекты силы: общие силы отталкиваются от объекта Силовые эффекты: Силы, действующие на него, направлены к телу
4 Связано с объектом: Может быть связано с натягиванием концов стержня Связано с объектом: Может быть связано с подталкиванием концов стержня к середине
5 Метод: метод распространения силы Метод: Может использоваться для передачи силы в гидравлической системе как давление
6 Применимо: применяется только в сплошных струнах Применимо: применимо к любому материалу
7 Положение приложенной силы: всегда наружу от объекта Положение приложенной силы: всегда внутрь к объекту
8 Считается: Force Считается: это явление
9 Примеры: канаты, трос подъемного крана, гвозди, нити и т. Д. Примеры: бетонные столбы

Краткая записка

Сжатие против натяжения

Натяжение Сила - это сила, которая разрывает материалы.Сжатие Сила - это сила, при которой материал сжимается. Например, если вы тянете за прочную веревку, она может выдержать большое количество натяжения . Если натянуть веревку, она не сможет противостоять сжатию и просто прогнется.

Что такое растяжение и сжатие?

Натяжение Сила - это сила, которая разрывает материалы. Сжатие Сила - это сила, при которой материал сжимается. Например, если вы тянете за прочную веревку, она может выдержать большое количество натяжения .Если натянуть веревку, она не сможет противостоять сжатию очень хорошо и просто прогнется.

Пример сжимающей силы

При сжимающей силе атомы сталкиваются друг с другом, и пружины сжимаются друг с другом до тех пор, пока не разорвутся, что происходит при разрушении материала. Бетон - это материал , например , из материала, устойчивого на сжатие и слабого на растяжение.

Растяжение против сжатия фермы

Когда сила в элементе направлена ​​в сторону соединения, к которому он прикреплен, элемент находится в состоянии сжатия .Если эта сила направлена ​​в сторону от соединения, к которому она прикреплена, элемент находится в напряжении .

Сила растяжения и сжатия

Ответ заключается в том, как каждый тип моста действует с двумя важными силами, называемыми сжатием и растяжением . Сжатие - это сила , которая сжимает или укорачивает объект, на который действует. Натяжение - это сила , которая расширяет или удлиняет предмет, на который она действует.

В чем разница между растяжением и сжатием?

Натяжение Сила - это сила, которая разрывает материалы. Сжатие Сила - это сила, при которой материал сжимается. Некоторые материалы лучше выдерживают сжатие , некоторые лучше выдерживают растяжение , а другие можно использовать, когда присутствуют как сжатие , так и растяжение .

Понравился этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Рекомендуемое чтение -

Что такое тензодатчик?

Введение в тензодатчики

Тензодатчик (иногда называемый тензодатчиком) - это датчик, сопротивление которого зависит от приложенной силы; Он преобразует силу, давление, натяжение, вес и т. Д., в изменение электрического сопротивления, которое затем можно измерить. Когда к неподвижному объекту прикладываются внешние силы, возникают напряжение и деформация. Напряжение определяется как внутренние силы сопротивления объекта, а деформация - как возникающие смещение и деформация.

Тензодатчик - один из наиболее важных датчиков в технике электрических измерений, применяемых для измерения механических величин. Как указывает их название, они используются для измерения деформации.Технический термин «деформация» состоит из деформации растяжения и сжатия, различающихся положительным или отрицательным знаком. Таким образом, тензодатчики можно использовать для измерения расширения, а также сжатия.

Напряжение тела всегда вызвано внешним или внутренним воздействием. Деформация может быть вызвана силами, давлением, моментами, теплом, структурными изменениями материала и т.п.Если выполняются определенные условия, количество или значение влияющей величины может быть получено из измеренного значения деформации. Эта функция широко используется в экспериментальном анализе напряжений. Экспериментальный анализ напряжений использует значения деформации, измеренные на поверхности образца или детали конструкции, для определения напряжения в материале, а также для прогнозирования его безопасности и долговечности. Специальные преобразователи могут быть разработаны для измерения сил или других производных величин, например моментов, давлений, ускорений, смещений, вибраций и других.Преобразователь обычно содержит чувствительную к давлению диафрагму с прикрепленными к ней тензодатчиками.

Узнайте больше о тензодатчиках и истории измерительных датчиков.

Подробнее о тензодатчиках

Прецизионные тензодатчики общего назначения


Прецизионные тензодатчики общего назначения - это тензодатчики из константановой фольги, предлагаемые в широком спектре моделей для научного, промышленного и экспериментального анализа напряжений.Эти прецизионные тензодатчики могут использоваться для экспериментального анализа напряжений, мониторинга промышленного оборудования или различных научных приложений. В разделе «Тензодатчики общего назначения» вы найдете образцы тензодатчиков рядом с номерами деталей, чтобы вы могли видеть геометрию тензодатчика. Габаритные размеры также представлены в единицах СИ (метрическая система, мм) и стандартная система США (английский язык, дюймы). Прецизионные тензодатчики общего назначения предлагаются в линейных моделях, двойных параллельных сетках, тройниковых розетках (0/90 °), прямоугольных или дельтовых (45 ° или 60 °), штабелированных или плоских розетках, а также на сдвигах.

Тензодатчики качества преобразователя


Тензодатчики уровня преобразователя предназначены для клиентов, которые производят преобразователи или аналогичные чувствительные устройства. Тензодатчики, соответствующие качеству преобразователя, имеют более жесткие допуски на размеры трима держателя, что позволяет при необходимости использовать край держателя для выравнивания тензодатчика. Они также имеют более жесткие допуски на номинальные значения сопротивления. Эти датчики могут быть настроены на ползучесть в соответствии со спецификациями производителя преобразователя, и их можно настроить в соответствии с уникальными требованиями преобразователя.Они также являются отличными стандартными приборами для экспериментального анализа напряжений и / или проектов проверки деформаций.

Тензодатчики Karma



Рекомендации по выбору тензодатчиков


  1. Длина датчиков
  2. Количество датчиков в шаблоне шаблона
  3. Расположение измерительных приборов по образцу калибров
  4. Сопротивление сети
  5. Чувствительный к деформации сплав
  6. Несущий материал
  7. Ширина колеи
  8. Язычок под пайку, тип
  9. Конфигурация выступа под пайку
  10. Наличие
Omega предлагает полную линейку тензодатчиков Karma.Тензодатчики Karma могут использоваться для различных статических и динамических приложений. Тензодатчики Karma используются для датчиков, где требуется долговременная стабильность или использование при более высоких температурах. При использовании при комнатной температуре для измерения статической деформации преобразователь будет иметь очень хорошую стабильность в течение месяцев или даже лет. Тензодатчики Karma также предлагаются для измерения статической деформации в широком диапазоне температур от -75 до 200 ° C (от -100 до 392 ° F) из-за их хорошей линейности в этом широком диапазоне температур.Тензодатчики Karma часто используются в конструкциях датчиков, рассчитанных на усталость. Усталостная долговечность сплава Karma, как правило, намного лучше, чем у константана, поэтому датчики, использующие тензодатчики Karma, обеспечивают хорошую усталостную долговечность. Karma - это никель-хромовый сплав, который был выбран в качестве материала для тензодатчиков из-за его способности компенсировать модуль упругости, что позволяет значительно уменьшить сдвиг диапазона в конструкции преобразователя.

Для сплавов Karma коэффициент толщины имеет тенденцию уменьшаться с повышением температуры. Этот эффект уменьшения модуля упругости приведет к уменьшению сдвига пролета.У сплавов Karma есть недостатки, например, их трудно паять без специальных флюсов. У OMEGA есть решение. Мы устранили эту проблему, предложив наши тензодатчики Karma с медными контактными площадками под пайку. Никаких специальных флюсов или процедур не требуется.

Тензодатчики из фольги


Первый тензодатчик с металлической проволокой был разработан в 1938 году. Тензорезистор с металлической фольгой состоит из сетки из проволочной нити (резистора) приблизительно 0 Ом.001 дюйм (0,025 мм) толщиной, приклеенный непосредственно к деформируемой поверхности тонким слоем эпоксидной смолы. Когда к поверхности прикладывается нагрузка, результирующее изменение длины поверхности передается на резистор, и соответствующая деформация измеряется в единицах электрического сопротивления фольги, которое изменяется линейно с деформацией. Диафрагма из фольги и клеящий связующий агент должны работать вместе, передавая напряжение, в то время как клей должен также служить в качестве электрического изолятора между сеткой из фольги и поверхностью.При выборе тензодатчика необходимо учитывать не только деформационные характеристики датчика, но также его стабильность и температурную чувствительность. К сожалению, наиболее желательные материалы для тензодатчиков также чувствительны к колебаниям температуры и имеют тенденцию изменять сопротивление по мере старения. Для кратковременных применений это может не быть серьезной проблемой, но для непрерывных промышленных измерений необходимо включать компенсацию температуры и дрейфа.

Выберите подходящий тензодатчик

Предварительно смонтированные тензодатчики
Прецизионные манометры с присоединенным изолированным проводом длиной 1 м или 3 м для облегчения установки.Манометры серии KFH доступны в линейных формах, тройниковых розетках или плоских розетках 0/45/90. Тензодатчики для приложений сдвига или крутящего момента
Полумостовые тензодатчики для приложений сдвига или крутящего момента.Их прочная конструкция, надежность и гибкость делают их подходящими для высокоточных статических и динамических преобразователей.

Часто задаваемые вопросы

Цепи тензодатчиков


Чтобы измерить деформацию с помощью тензодатчика сопротивления, он должен быть подключен к электрической цепи, способной измерять мельчайшие изменения сопротивления, соответствующие деформации.В тензодатчиках обычно используются четыре элемента тензодатчика, которые электрически соединены и образуют мостовую схему Уитстона. На рисунке 1 показана типичная диаграмма тензодатчика. Мост Уитстона - это схема с разделенным мостом, используемая для измерения статического или динамического электрического сопротивления. Выходное напряжение моста Уитстона выражается в выходных милливольтах на входной вольт. Схема Уитстона также хорошо подходит для температурной компенсации. Количество активных тензодатчиков, которые необходимо подключить к мосту, зависит от области применения.Например, может быть полезно соединить датчики, которые находятся на противоположных сторонах балки, один при сжатии, а другой при растяжении. В такой конфигурации можно эффективно удвоить выходную мощность моста при той же деформации. В установках, где все рычаги подсоединены к тензодатчикам, температурная компенсация выполняется автоматически, поскольку изменение сопротивления (из-за колебаний температуры) будет одинаковым для всех плеч моста.

Тензодатчики на заказ


OMEGA может изготовить тензодатчики на заказ.Мы понимаем, что нашим клиентам может потребоваться нестандартный узор, изготовленный в соответствии с их спецификациями. Пользовательские тензодатчики могут быть разработаны для упрощения установки тензодатчиков для конкретного применения или для среды с ограниченным пространством. Если вы не найдете то, что вам нужно в нашем стандартном ассортименте, сообщите нам об этом. Мы можем настроить ваш тензодатчик в соответствии с вашими потребностями, в том числе:
  • Изменение стандартной ширины колеи
  • Создание собственной розетки или шаблона тензодатчика
  • Поместите несколько манометров на общий держатель
  • Обеспечьте нестандартную длину вывода
  • Использовать нестандартный материал
  • Переставьте контактные площадки для пайки или обеспечьте дополнительные точки подключения
  • Изготовление обрезков определенного размера или формы для устранения препятствий
Мы можем предоставить индивидуальные характеристики ползучести в соответствии с вашим пружинным элементом, чтобы максимизировать производительность вашего датчика.Наша команда будет работать с вами над повышением или понижением компенсации ползучести в зависимости от результатов ваших испытаний. OMEGA может предоставить 1/2 или полные мосты Уитстона или индивидуальные розетки. Мы стремимся сделать покупку нестандартного тензодатчика быстрой и простой. Просто отправьте OMEGA свой индивидуальный чертеж вместе с вашими спецификациями и требуемым количеством тензодатчиков. Команда OMEGA будет работать с вами над вашим приложением и предоставить расценки на специальные тензодатчики.Мы можем изготовить контрольные образцы нестандартных калибров всего за 2 недели. С объемами производства вскоре после этого. Для вашего тензодатчика будет создан индивидуальный номер детали, чтобы сделать будущий заказ быстрым и легким.

Тензодатчик | Сопутствующие товары

↓ Посмотреть эту страницу на другом языке или регионе ↓

.