دانلود پاورپوینت اندازه گيری نيرو، گشتاور و کرنش زمین

گشتاور و،اندازه گيری نيرو کرنش Force, Torque and Strain Measurements روشها • مکانيکی – استفاده از خاصيت فنری اجسام ( در محدوده کشسان) – استفاده از توازن نيروها ( اهرم بندی ،چرخدنده) – تبديل نيرو به فشار ( فشار سنج ها) • الکتريکی – استفاده از خاصيت پیزو الکتريک ( نيرو سنج کريستال پيزو الکتريک) – کرنش سنج مقاومت حساس ( استرين گيج) – تبديل نيرو به جابجايي ( مثل )LVDT استفاده از خاصيت کشسانی اجسام .1جسم کشسان در اثر اعمال نيرو تغيير طول می دهد ( اجسامی مثل تيرها ،ميله ها ).... • مقدار تغيير طول (جابجايی را می توان اندازه گرفت) ‏F ‏AE ‏F ‏y ‏L ‏L ‏y  -2فنر ساده F=ky مثل ترازو های فنری )Cantilever Beam( تير يک سر درگير-3 L F y 3EI F 3 y L Elastic proving wheel حلقه کشسان-4 Ebt 3 F y 3 9.42r روشهای اندازه گيری خيز ناشی از اعمال نيرو -1استفاده از روشهای مکانيکی مثل Dial gauge -2روشهای الکترومکانيکی – مبدل پيزو الکتريک – LVDT – استرين گيج آرايش استرين گيج (روزت) برای اندازه گيری کرنش (تنش) * وقتی تنها تنش در يک جهت مورد بررسی قرار می گيرد * هزينه کمتر (به صورت تک ارزانتر از Biaxialو ) Tri axial • موقعی استفاده می شود که بخواهيم تنش های اصلی را مورد بررسی قرار دهيم و مح اصلی مشخص باشند آرايش های سه محوری موقعی استفاده می شوند که تنش های اصلی مورد نظر محور های اصلی مشخص نباشد روزت مستطيلی 3 2 1  max, min  1   3  max, min  2   1 1 2 2 2  ( 1   2 )  ( 2   3 ) 2 E ( 1   3 ) E  ( 1   2 ) 2  ( 2   3 ) 2(1   ) 2 (1   )    1 2 2  1 E 2 2 2  max  ( 1   2 )  ( 2   3 ) 2 (1   ) زاویه ای که تنش حداکثر است 2 2   1   3 Tan 2  1   3 جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری شده روزت دلتا  max, min  1   2   3  max, min  3   1 2 2 2 2 2  ( 1   2 )  ( 2   3 )  ( 3   1 ) 3 E ( 1   2   3 ) 2E  ( 1   2 ) 2  ( 2   3 ) 2  ( 3   1 ) 3(1   ) 3(1   )   1 2 2   1 2E 2 2 2 2  max  ( 1   2 )  ( 2   3 )  ( 3   1 ) 3(1   ) 3( 3   2 ) Tan 2  2 1   2   3 دو جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری ده تعیین θدر ارایش ها • مستطیلی – θدر ربع اول اگر: – θدر ربع دوم اگر: • دلتا ‏1   3 2 ‏2  ‏1   3 2 ‏2  – در ربع اول اگر: ‏3  2 – در ربع دوم ‏3  2 مثال • نوع آرايش :مستطيلی • جنس :ورق فوالدی با psi E=29e6و =0.3 • 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. • در ربع اول يعنی 16.8انتخاب می شود چون 2> (1+ 3)/2 است LVDT اندازه گيری گشتاور و توان • تعريف: – مقدار تمايل و توانايي نيرو برای چرخاندن جسمی که تحت اثر آن نيرو قرار دارد ،حول يک محور • واحد: – حاصل ضرب نيرو در فاصله ))Nm • اثر گشتاور – ايجاد پيچش در (محور) • اندازه گیری گرانتر از دما و فشار اندازه گيری گشتاور از طريق اندازه گيری تغيير شکل زاويه ای (پيچش) ‏ ) G (ro4  ri 4 2L دازه گيری کرنش در زاويه 45درجه روش غیر جذبی ‏M (T )  ‏Mro ‏ 45  ) G (ro4  ri 4 جهت اندازه گیری نیاز به حلقه های لغزان جهت اعمال ولتاژ و گرفته خروجی پل وتسون اندازه گيری گشتاور از طريق ترمز پرونی • بر اساس معادل مکانيکی حرارت روش جذبی اعمال بار با سفت کرده طناب ‏Torque ( Mg  T ) R ‏Power 2N ( Mg  T ) R دينامومتر هيدروليکی) نيرو سنج ) froude • 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 نيرو سنج جريان فوکو (ادی) • • • • • • متشکل از روتور و استاتور رتور به صورت قطب های مغناطيسی کوپلينگ مغناطيسی بين روتور واستاتور نوع جذبی ،نياز به خنک کردن استاتور روی ياتاقان که می تواند بچرخد تنظیم گشتاور نیرو از طریق کنترل تحریک میدان مغناطیسی دينامومتر جريان مستقيم • از نوع گهواره ای • مولد از نوع شنت با تحريک جداگانه • خروجی با اتالف توان در مقاومت ها • از نوع جذبی ترانسديوسر گشتاور Torque ‏Transducer • غير جذبی • اندازه گيری بر مبنای اندازه گيری کرنش برشی در اثر پيچش • مناسب برای اندازه گيری مصرف کننده • عيب اصلی نياز به حلقه های لغزان ، Slip Ringمنبع تغذيه و ابزار دور سنجی • در شافت چرخان کرنش ها تحت زاويه 45درجه ظاهر می شوند • عدم نصب استرين گيج تحت زاويه 45درجه اندازه گيری ها تحت تاثير خمش و تنشهای محوری قرار می گيرند متفرقه گشتاور های حسگر منبع نور 2 ناظر1 • ميله های پيچشی – نوری – خازنی ‏T • مغناطيسی غير تماسی – گشتاور باعث تنش می شود – بعضی مواد فرو مغناطيس نفوذپذيری مغنايطسی آنها تحت تنش تغيير می کند (کشش مغناطيسی) مثل فوالد ها متشکل از 5سیم پیچ (روی هسته ای با چهار بازو) بعنوان یک ترانس ااولیه وسط و ثانویه ها بازو های کنر تحریک توسط جریان ACدر اولیه ثانویه ها بصورت پل وتسون و روی خطوط 45درجه در حالت بدون بار تعادل در ثانویه و قرائت صفر در پل 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 • برای اندازه گيری نياز به دو SAWتحت زاويه 45درجه است