用于测量刚性管的径向力的方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及管路受力测试领域，尤其涉及一种用于测量刚性管的径向力的方法。
【背景技术】
[0002] 在刚性管的应用中，诸如使用刚性管作为供油管的应用中，为保护供油管在供油 模态不因过大径向力而受损，增加供油模态的安全性，供油管与供油对象处的径向力信号 显得至关重要。国内目前尚未有该领域技术的应用。
[0003] 常规测量力的方法，主要测量被测物体的轴向拉伸、压缩力，并无测量径向力的应 用。
【发明内容】
[0004] 本公开旨在提供一种新型的、用于测量刚性管的径向力的方法。
[0005] 根据本公开的一方面，提供一种用于测量刚性管的径向力的方法，包括：在与刚性 管的轴向垂直的截面上建立坐标平面（X，y)，坐标原点与横截面的圆心重合，并分别在X轴 和y轴与刚性管的交点处、与X轴与y轴对称邻接地布置一对应变计，其中布置在X轴处的 应变计和布置在y轴处的应变计分别构成两组惠斯通电桥；检测两组惠斯通电桥的输出电 压；以及至少根据所检测的输出电压获得径向力。
[0006] 在一个实施例中，所受径向力与X轴正方向的夹角可以男
其中， U1。和U 2。分别为X轴和y轴上惠斯通电桥的输出电压。
[0007] 在一个实施例中，径向力的大小可以与安装有应变计的截面与所受径向力的位置 在轴向上的距离成反比。
[0008] 在一个实施例中，所受径向力的大小可以与刚性管的外径成反比。
[0009] 在一个实施例中，所受径向力的大小可以与惠斯通电桥的工作电压成反比。
[0010] 在一个实施例中，所受径向力的大小可以与应变计的灵敏系数成反比。
[0011] 在一个实施例中，所受径向力的大小可以与刚性管的弹性模量成正比。
[0012] 在一个实施例中，所受径向力的大小可以与刚性管的截面的惯性矩成正比。
[0013] 在一个实施例中，所受径向力的大小与X轴和y轴上惠斯通电桥的输出电压的平 方和的均方根成正比。
[0014] 在一个实施例中，可以
来计算所受径向 力的大小，其中|f|表示径向力的大小，b表示安装有应变计的截面与所受径向力的位置在 轴向上的距离，D表示刚性管的外径，u表示惠斯通电桥的工作电压，k表示应变计的灵敏系 数，E表示刚性管的弹性模量，I表示刚性管的截面的惯性矩，U 1。和U 2。分别表示X轴和y轴 上惠斯通电桥的输出电压。
[0015] 根据本公开的用于测量刚性管的径向力的方法能够实现对例如飞机供油管所受 径向力的测量，克服常规测量方法无法测量径向力的不足，且设计简单，有效，能够准确测 量管路的径向力的大小和方向。
【附图说明】
[0016] 图1是根据本公开的刚性管径向力测量方法的应变计贴片位置的示意图。
[0017] 图2和图3是根据本公开的刚性管径向力测量方法的供油管受力分析示意图。
[0018] 图4是根据本公开的刚性管径向力测量方法的应变计组成的桥路示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合说明书附图对本公开作进一步详细描述，请参考图1至图4。
[0020] 如图1至图4所示，以飞机供油管的径向力测量为例，根据本公开的刚性管径向力 测量方法，包括以下步骤：
[0021] 步骤一、在距离供油管头一定距离b处的E-E截面上，在供油管外壁侧面A、B、C、 D 4个方位分别粘贴应变计Rl与R4、R1'与R4'、R2与R3、R2'与R3'，如图1所示。
[0022] 换言之，假设在与作为刚性管的供油管的轴向垂直的截面（该截面例如与供油管 头的距离为b)上建立坐标平面（x，y)，坐标原点与截面的圆心重合，则可以分别在X轴和 y轴与供油管的交点处（图1的A、B、C、D处）、与X轴与y轴对称邻接地布置一对应变计。 例如，应变计Rl与R4在点A处相对X轴对称地布置、应变计R1'与R4'在点B处相对y轴 对称地布置、应变计R2与R3在点C处相对X轴对称地布置，以及应变计R2'与R3'在点D 处相对y轴对称地布置。
[0023] 这里，布置在X轴处的应变计和布置在y轴处的应变计能够分别构成两组惠斯通 电桥。根据本公开的径向力测量方法，接下来可以检测两组惠斯通电桥的输出电压，然后至 少根据所检测的输出电压获得径向力。
[0024] 例如，在一个实施例中，所受径向力与X轴正方向的夹角α可以由式
:确定，其中，U1。和U 2。分别为X轴和y轴上惠斯通电桥的输出电压。
[0025] 例如，在一个实施例中，所受径向力的大小与X轴和y轴上惠斯通电桥的输出电压 U1。和U 2。的平方和的均方根成正比。
[0026] 除与所检测的输出电压有关之外，在不同的实施例中，还可以根据以下内容中一 个或多个来确定径向力的大小，例如但不限于：
[0027] 所受径向力的大小可以与安装有应变计的截面与所受径向力的位置在轴向上的 距离成反比；
[0028] 所受径向力的大小可以与刚性管的外径成反比；
[0029] 所受径向力的大小可以与惠斯通电桥的工作电压成反比；
[0030] 所受径向力的大小可以与应变计的灵敏系数成反比；
[0031] 所受径向力的大小可以与刚性管的弹性模量成正比；以及
[0032] 所受径向力的大小可以与刚性管的截面的惯性矩成正比。
[0033] 下面继续根据图2和图3的受力分析以及图4中的惠斯通电桥原理图来说明根据 所检测的两组惠斯通电桥的输出电压获得径向力的原理。
[0034] 首先，当供油管头受任意径向力F时，根据材料力学相关知识可知：
1图2、图3所示。
[0035] 式中：
[0036] σ :表示当管结构的E-E截面在受到弯矩M时，与相应中性层Z距离为e的某处的 应力；
[0037] M :表示管结构的E-E截面所受到的弯矩，F*b (b为作用于管结构的径向力到截面 E-E的距离）；
[0038] e :表示管结构的E-E截面上某处与相应中性层Z的距离；
[0039] Iz :表示管结构的E-E截面的惯性矩，π (D4-d4)/64,仅同结构有关；
[0040] 依次求供油管的A、B、C、D各处的应力为：
[0041 ] σ A = _