本发明涉及材料性能测试领域,特别是涉及一种机械双杠杆式线应变测量装置。
背景技术:
线应变是指物体受力产生变形时,单位长度线元的变化量物体受到外力作用产生变形的程度,线应变公式为ε=δl/l,式中l是变形的前长度,δl是其变形后的伸长量。应变是描述材料变形的基本物理量,通过测定线应变可以获得材料的应力状态,验证结构或构件设计的合理性。在工程建设施工过程中,如隧道开挖、钢结构安装、卸载、加固等过程,常采用监测仪器对受力结构的应力应变情况进行监测,以指导施工作业。传统的机械构件线应变检测多采用电阻应变片法,但电阻应变片法连接导线多、导线布置和信号处理麻烦,要求操作人员具有一定的电学知识基础,而且导线接触电阻不稳定,线间电容及热电动势等都将使监测结果的准确性和检测精度降低。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种机械双杠杆式线应变测量装置。
本发明是通过以下的技术方案来实现的,本发明提供一种机械双杠杆式线应变测量装置,其特征在于:包括固定支架1、l型固定支架2、指针3和刻度盘4,固定支架1包括第一横杆11、第二横杆12和底部设有第一插脚13的第一支撑杆10,第一横杆11的一端垂直固接在第一支撑杆10的顶部、另一端通过转轴15与指针3相连接,第二横杆12的一端与第一支撑杆10垂直固接、另一端通过固定铰支座14与l型固定支架2的竖端铰接,l型固定支架2竖端设有第二插脚22,l型固定支架2的横端安装有带凹槽的钢珠21,钢珠21与指针3相接触;所述第二横杆12和第一支撑杆10之间安装有与指针3相配合的弧形刻度盘4;
优选的,l型固定支架2的横端安装有带凹槽的钢珠21,钢珠21与指针3相接触。
本发明提出的一种机械双杠杆式线应变测量装置具有如下优点:
1、本发明测试装置结构简单、测量方便,适用于对表面平整的材料进行现场或者室内测定。
2、本发明测试装置无需设置电源,仅依靠机械构件就可测得材料应变,更适于工程现场应用。
以上说明仅是本发明技术方案的概述,为了能更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下:
附图说明
图1是本发明一种机械双杠杆式线应变测量装置示意图。
图2是本发明一种机械双杠杆式线应变测量装置的测量原理示意图。
【主要元件符号说明】
1-固定支架,10-第一支撑杆,11-第一横杆,12-第二横杆,13-第一插脚,14-固定铰支座,15-转轴;2-l型固定支架,21-钢珠,22-第二插脚;3-指针;4-刻度盘;5-构件。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采用的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实例,对依据本发明提出的一种机械双杠杆式线应变测量装置,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
一种机械双杠杆式线应变测量装置,包括固定支架1、l型固定支架2、指针3和刻度盘4,固定支架1包括第一横杆11、第二横杆12和底部设有第一插脚13的第一支撑杆10,第一横杆11的一端垂直固接在第一支撑杆10的顶部,第一横杆11的另一端通过转轴15与指针3相连接,第二横杆12的一端与第一支撑杆10垂直固接,第二横杆12的另一端通过固定铰支座14与l型固定支架2的竖端铰接,l型固定支架2的竖端设有第二插脚22,l型固定支架2的横端安装有带凹槽的钢珠21,钢珠21与指针3相接触,在非工作状态时,l型固定支架2的竖端垂直于待测构件5,指针3与竖直方向有一定的夹角,无论构件5是压缩变形还是拉伸变形,都可以通过指针3将变形量在刻度盘4上读取出来,钢珠21上的凹槽能保证指针3在运动过程中不发生偏移,且可以减小钢珠21和指针3之间的摩擦力,指针3的针尖与刻度盘4相接触,便于更好的读取读数,刻度盘4为弧形且固接在固定支架1上,刻度盘4的圆心与指针3运动时的圆心重合,刻度盘4与指针3配合使用,方便读取指针3的读数,刻度盘4的一端固接在第一支撑杆10上、另一端固接在第二横杆12上。
工作原理:
工作时,将第一插脚13和第二插脚22安装在构件5的表面,构件表面平整度应小于4mm/m,记录下指针3在刻度盘4上的初始读数z1,并测量出构件5待测长度l(即第一插脚13和第二插脚22之间的距离)和指针3的长度h4。
实施例一:当构件5产生压缩变形时,第二插脚22会产生向左方向的位移,在固定铰支座14的作用下钢珠21产生向右方向的位移δx,钢珠21与指针3分离,指针3在重力作用下逆时针转动,当指针3进入钢珠21凹槽内后停止运动,记录下此刻指针3在刻度盘4上的读数z2,z2与z1之差即为刻度盘4的读数差δz。
实施例二:当构件5产生拉伸变形时,第二插脚22会产生向右方向的位移,在固定铰支座14的作用下钢珠21产生向左方向的位移δx,钢珠21推动指针3顺时针方向运动,记录下此刻指针3在刻度盘4上的读数z2,z2与z1之差即为刻度盘4的读数差δz。
其构造原理是由l型固定支架2为第一支杠杆,指针3为第二支杠杆,待测长度l内长度产生变化时,l型支架2即绕固定铰支座14旋转,第二支杠杆即指针21绕转轴15转动,小变形经杠杆作用的二次放大后,显示在刻度盘4上。
计算方法如下:
构件待测长度为l,受力后构件变形量为δl(即第二插脚22产生的水平位移),固定铰支座14到构件5表面的垂直距离为h1,固定铰支座14到l型固定支架2横端的垂直距离为h2,l型固定支架2横端到第一横杆11的垂直距离为h3,指针3的长度为h4,钢珠21的位移量为δx,刻度盘4的读数差为δz。通过计算公式即可计算出构件5的应变量。
计算公式:
变形放大倍数为:
应变计算公式:
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。