close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL176654B1

код для вставкиСкачать
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(1 2 )
OPIS PATENTOWY (19)PL (11)176654
(1 3 ) B1
309571
( 2 1) Numer zgłoszenia:
(5 1 )
IntCl6:
G01L 1/24
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(54)
(43)
(45)
PL 176654 B1
07.07.1995
G01B 11/16
Urządzenie do wyznaczania bimomentu w prętach cienkościennych
(73)
Uprawniony z patentu:
Politechnika Krakowska
im.Tadeusza Kościuszki, Kraków, PL
(72)
Twórca wynalazku:
Marek Sikoń, Kraków, PL
(74)
Pełnomocnik:
Vasina Stanisław, Politechnika Krakowska
im.Tadeusza Kościuszki
Zgłoszenie ogłoszono:
20.01.1997 BUP 02/97
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.07.1999 WUP 07/99
(57)
|
(22) Data zgłoszenia:
Urządzenie do wyznaczania bimomentu w prętach cienkościennych, posiadające układ polaryskopu dla światła rozproszonego w elastooptyce, zawierające mocowane nastawnie w
korpusie, zespół obciążania pręta, zespół polaryzatora i czujnika
optycznego, współrzędnościowy układ pozycjonowania wiązki
światła i punktu pomiarowego pręta oraz pionowo przemieszczane naczynie wypełnione cieczą imersyjną, znamienne tym, że
rama obciążająca (2) badany pręt cienkościenny (1) mocowana
jest w korpusie urządzenia poprzez nastawny mechanizm obrotowy (3), o poziomej osi ukierunkowanej zgodnie z podłużną osią
pręta (1), natomiast zespół polaryzatora (8, 9,10) zamocowany
jest na członie końcowym (7) układu pozycjonowania wyznaczonego w płaszczyźnie pionowej dwoma prostopadłymi prowadnicami współrzędnościowymi, połączonymi ze sobą w ten
sposób, że na sztywno utwierdzonej w korpusie prowadnicy pionowej (4) osadzona jest suwliwie prowadnica pozioma (5), równoległa do osi mechanizmu obrotowego (3), a wyposażona
w mechanizm przesuwno-obrotowy (6) członu końcowego (7),
przy czym osadzony na członie końcowym (7) zespół polaryzatora (8,9,10) skierowany jest osią optyczną lasera (8) prostopadle
do prowadnicy poziomej (5) oraz dla zerowej nastawy kąta
mechanizmu przesuwno-obrotowego (6) przyjmuje położenie
poziome, a ponadto czujnik optyczny (12) zamocowany jest
przesuwnie na prowadnicy (11), równoległej do osi lasera (8)
oraz sztywno połączonej z członem końcowym (7) w położeniu
tak dobranym, że oś czujnika optycznego (12) przechodzi przez
oś lasera (8) odchylona o kąt 45° względem płaszczyzny pionowej przeprowadzonej przez oś lasera (8).
Urządzenie do wyznaczania bimomentu
w prętach cienkościennych
Zastrzeżenie patentowe
Urządzenie do wyznaczania bimomentu w prętach cienkościennych, posiadające
układ polaryskopu dla światła rozproszonego w elastooptyce, zawierające mocowane nastawnie w korpusie, zespół obciążania pręta, zespół polaryzatora i czujnika optycznego,
współrzędnościowy układ pozycjonowania wiązki światła i punktu pomiarowego pręta oraz
pionowo przemieszczane naczynie wypełnione cieczą imersyjną, znamienne tym, że rama
obciążająca (2) badany pręt cienkościenny (1) mocowana jest w korpusie urządzenia
poprzez nastawny mechanizm obrotowy (3), o poziomej osi ukierunkowanej zgodnie z
podłużną osią pręta (1), natomiast zespół polaryzatora (8,9,10) zamocowany jest na członie
końcowym (7) układu pozycjonowania wyznaczonego w płaszczyźnie pionowej dwoma
prostopadłymi prowadnicami współrzędnościowymi, połączonymi ze sobą w ten sposób, że
na sztywno utwierdzonej w korpusie prowadnicy pionowej (4) osadzona jest suwliwie
prowadnica pozioma (5), równoległa do osi mechanizmu obrotowego (3), a wyposażona w
mechanizm przesuwno-obrotowy (6) członu końcowego (7), przy czym osadzony na członie
końcowym (7) zespół polaryzatora (8, 9, 10) skierowany jest osią optyczną lasera (8)
prostopadle do prowadnicy poziomej (5) oraz dla zerowej nastawy kąta mechanizmu
przesuwno-obrotowego (6) przyjmuje położenie poziome, a ponadto czujnik optyczny (12)
zamocowany jest przesuwnie na prowadnicy (11), równoległej do osi lasera (8) oraz
sztywno połączonej z członem końcowym (7) w położeniu tak dobranym, że oś czujnika
optycznego (12) przechodzi przez oś lasera (8) odchylona o kąt 45° względem płaszczyzny
pionowej przeprowadzonej przez oś lasera (8).
*
*
*
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wyznaczania bimomentu w prętach cienkościennych, stosowane przy wytrzymałościowym projektowaniu i badaniach cienkościennych elementów konstrukcyjnych o jednoosiowo wydłużonym kształcie.
Bimoment jest jedną ze składowych obciążenia przekroju poprzecznego pręta cienkościennego, którą otrzymujemy na drodze redukcji tego obciążenia do środka zginania redukcji według zasady kinematycznej równoważności układów sił. Bimoment stanowi
układ dwóch przeciwzwrotnych, całkowicie statycznie równoważących się par sił występujących w płaszczyznach równoległych względem siebie. Obciążenie bimomentem
opisane jest między innymi w książce "Wytrzymałość Materiałów dla Wydziałów Budowlanych", Stefan Piechnik, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa-Kraków 1978, na
stronach 349 do 352. Z uwagi na trudność wyznaczania bimoment jest najczęściej
pomijany w obliczeniach konstrukcyjnych, z pozostawieniem sprawdzenia skutku naprężeniowego w badaniach doświadczalnych. Dla szczególnie odpowiedzialnych elementów skutki działania bimomentu mogą być jednak bardzo istotne i koniecznym staje
się wyznaczenie jego wartości. Analityczne lub numeryczne wyznaczanie bimomentu
wiąże się z wykonaniem operacji matematycznych, polega na rozwiązaniu równania
różniczkowego oraz spełnienia szeregu założeń potrzebnych do sformułowania tego
równania. Spośród metod doświadczalnych do wyznaczania bimomentu stosuje się
metodę tensometrii elektro-oporowej, w której otrzymane parametry traktuje się jako
wielkości pośrednie do wyznaczania bimomentu. Metody tensometryczne dają informacje wyłącznie w punkcie analizowanej konstrukcji, są pracochłonne i kosztowne.
176 654
3
Idea wynalazku wykorzystuje metodę elastooptyczną do pomiaru parametrów służących do wyznaczania bimomentu. Znane są metody pomiaru elastooptycznego prowadzonego przy użyciu polaryskopu dla światła rozproszonego. Konstrukcja polaryskopu i układ
kinematyczny zespołów funkcjonalnych związane są ze sposobem przeprowadzania pomiaru. W korpusie polaryskopu zamocowane są nastawnie, z możliwością zmiany położenia,
następujące zespoły: zespół obciążania modelu elastooptycznego lub elementu rzeczywistego z naklejoną warstwą optycznie czynną, zespół polaryzatora i czujnika optycznego,
współrzędnościowy układ pozycjonowania wiązki światła i wybranego punktu pomiarowego
badanego elementu, naczynie wypełnione cieczą imersyjną - w której podczas fazy pomiaru
element zostaje zanurzony. Zespół obciążania posiada ustalane przestawnie podzespoły:
mocujące i obciążające badany element. Zespół polaryzatora składa się najczęściej z lasera,
polaroidu i kompensatora.
Urządzenie do wyznaczania bimomentu w prętach cienkościennych, posiadające
układ konstrukcyjny polaryskopu dla światła rozproszonego w elastooptyce, o budowie
nadającej szczególne możliwości nastawcze i pomiarowe zespołów, pozwalające na pomiar
bimomentu w prętach cienkościennych, płaskich lub krzywoliniowych, według wynalazku
charakteryzuje się tym, że rama obciążająca pręt cienkościenny mocowana jest w korpusie
urządzenia poprzez nastawny mechanizm obrotowy, o poziomej osi ukierunkowanej zgodnie z podłużną osią badanego pręta. Zespół polaryzatora zamocowany jest na końcowym
członie układu pozycjonowania, wyznaczonego w płaszczyźnie pionowej dwoma prostopadłymi prowadnicami współrzędnościowymi. Prowadnice połączone są ze sobą w ten sposób,
że na sztywno utwierdzonej w korpusie prowadnicy pionowej osadzona jest suwliwie prowadnica pozioma, równoległa do osi mechanizmu obrotowego a wyposażona w mechanizm
przesuwno-obrotowy członu końcowego. Osadzony na członie końcowym zespół polaryzatora skierowany jest osią optyczną lasera prostopadle do prowadnicy poziomej oraz dla
zerowej nastawy kąta mechanizmu przesuwno-obrotowego przyjmuje położenie poziome.
Czujnik optyczny zamocowanyjest przesuwnie na prowadnicy równoległej do osi lasera oraz
sztywno połączonej z członem końcowym. Położenie prowadnicy zapewnia usytuowanie osi
czujnika optycznego pod kątem 45° względem płaszczyzny pionowej przeprowadzonej
przez oś lasera. Tak więc czujnik pomiarowy jest umieszczony w stałym położeniu względem
wiązki światła, w płaszczyźnie rozproszenia światła.
Geometria pomiaru parametru optycznego ψjest związana z przyjętą geometrią pręta
w układzie współrzędnych x, y, z lub x, s, n, gdzie:
x - współrzędna wzdłuż osi pręta,
s - współrzędna krzywoliniowa w kierunku osi przekroju poprzecznego,
n - współrzędna wzdłuż normalnej do powierzchni środkowej.
Połączenie i układ kinematyczny zespołów w przedstawionym urządzeniu umożliwia
pomiar parametru ψ metodą światła rozproszonego, wzdłuż współrzędnej krzywoliniowej
s oraz w kierunku osi pręta x, co pozwala wyznaczyć zależność ψ (x, s) i na tej podstawie
funkcję bimomentu według wzoru:
B ω(x ) = Γ 1(s) -dψ(x,s)/ds+ Γ 2(x, s)
gdzie:
Γ1(s) - współczynnik hybrydowy,
Γ 2(x , s ) - współczynnik wyznaczany analitycznie.
Urządzenie pozwala na uniknięcie operacji matematycznych przy wyznaczaniu bimomentu oraz redukcję wprowadzonych założeń. Zebrane informacje dotyczą całej badanej
powierzchni.
Urządzenie według wynalazku przedstawione jest w przykładowym wykonaniu pokazanym schematycznie na rysunku. Z uwagi na czytelność rysunku i konstrukcyjną oczywistość - nie wrysowano korpusu, w którym ustalone są poszczególne zespoły urządzenia.
4
176 654
Model pręta cienkościennego 1 - lub konstrukcja pręta z naklejoną warstwą
optyczną 17 - ustalony jest w zespole posiadającym ramę obciążającą 2, wyposażoną w
siłowniki z nastawialnym miejscem zamocowania, kierunkiem jak i wielkością sił obciążających P1, P 2... Pn, które odzwierciedlają rzeczywiste warunki pracy elementu. Układy
współrzędnych x, y, z oraz x, s, n związane są z badanym prętem cienkościennym 1,
natomiast układ X, Y, Z wyznaczony jest konstrukcją urządzenia. Rama obciążająca 2
zamocowana jest w korpusie poprzez mechanizm obrotowy 3, którego pozioma oś
obrotu ukierunkowana jest zgodnie z podłużną osią pręta 1, co daje możliwość jego
obrotu w płaszczyźnie y, z. Zespół polaryzatora, złożony z lasera 8, polaroidu 9 i
kompensatora 10, ustalony jest w członie końcowym 7 układu pozycjonowania wiązki
światła. Układ pozycjonowania wyznaczony jest w płaszczyźnie pionowej x, z dwoma
prostopadłymi prowadnicami, na sztywno utwierdzonej w korpusie prowadnicy pionowej 4 osadzona jest suwliwie prowadnica pozioma 5, usytuowana równolegle do osi
mechanizmu obrotowego 3. Na prowadnicy poziomej 5 ustalony jest mechanizm przesuwno-obrotowy 6 członu końcowego 7, umożliwiający nastawianie kąta pochylenia
zespołu polaryzatora w płaszczyźnie y, z oraz jego przesunięcie po prowadnicy poziomej 5
wzdłuż osi X urządzenia. Czujnik optyczny 12 mocowany jest przesuwnie na prowadnicy 11,
sztywno połączonej z członem końcowym 7 w położeniu równoległym do osi lasera 8
oraz tak dobranym, że oś czujnika optycznego 12 przechodzi przez oś lasera 8 odchylona
o 45° od płaszczyzny pionowej y, z. W okresie pomiaru pręt cienkościenny 1 zanurzony
jest w cieczy imersyjnej, wypełniającej naczynie 13, przemieszczane pionowo przy
pomocy śruby pociągowej 14 i napędu 15. Informacje o natężeniu światła w kolejnych
punktach pomiarowych płaszczyzny środkowej pręta 1 przekazywane są z czujnika
optycznego 12 do procesorowego urządzenia 16 przetwarzającego dane i wyznaczające
w wyniku rozkład i wartości bimomentu w przekroju pręta cienkościennego 1.
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.
Cena 2,00 zł.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
474 Кб
Теги
pl176654b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа