Cтраница 2
Для исследований следует применять тензорезисторы, выпускаемые серийно на отечественных ( или зарубежных) предприятиях, прошедшие поверочный контроль и имеющие паспорт, содержащий их метрологические характеристики. При применении нестандартных тензорезисторов следует приводить в отчетах метрологические характеристики тензорезисторов и методики, по которым они определены. [16]
Целью данной книги является систематизация и анализ сведений по тензометрическим измерениям аппаратов высокого и сверхвысокого давления. Методика и техника применения тензорезисторов для измерения в условиях давления рассматриваются на основе работ, выполненных автором и под его руководством, а также анализа и обобщения опубликованных материалов в отечественной и зарубежной технической литературе. Вопросы конструкций тензорезисторов и их использования в атмосферных условиях освещены в ряде работ [15, 31, 36, 41, 42, 56] и поэтому здесь не рассматриваются. Учитывая отсутствие общепринятой терминологии и индексации в данном разделе тензометрии, ниже приводятся принятые в книге обозначения. [17]
Специфическую группу задач составляют исследования конструкций, помещаемых в автоклав и нагружаемых всесторонним давлением. Наука и промышленность выдвигают и другие задачи применения тензорезисторов в условиях воздействия высокого и сверхвысокого давления. Так, особой областью является исследование деформаций объектов, нагружение коротых носит переменный ( динамический) характер. Зависимость показаний тензорезисторов от скорости нагружения давлением была отмечена в ряде опытов, вследствие чего методика проведения исследований при переменных давлениях требует особого теоретического и экспериментального изучения. Дополнительное уточнение методики тензометрирования требуется и в случае применения газовых сред. Закономерности работы тензорезисторов под давлением газа остаются такими же и при использовании их в диэлектрических жидкостях, однако требуется отработка отдельных элементов техники испытаний и, в частности, электровводов ввиду существенной разницы вязкости сред. Метод проверен при нормальных температурах, но измерения можно проводить и при высоких температурах и давлениях, применяя существующие типы термостойких тензорезисторов и средства изоляции от среды, которые не теряют своих изоляционных свойств в пределах требуемых температур. [18]
Наибольшие напряжения имеют место на внутренних поверхностях сосудов, в связи с чем знание их точной величины приобретает важное значение. Однако необходимой точности измерений под давлением с применением тензорезисторов достигнуть трудно. Сложность тен-зометрирования в условиях давления внутри сосудов заключается в необходимости решения ряда новых, по сравнению с атмосферными условиями, специфических задач, среди которых наиболее важными являются следующие: 1) обеспечение электрической изоляции тензорезисторов и соединительных линий внутри емкости; 2) исключение или учет влияния механического воздействия давления на показания тензорезистора; 3) исключение погрешностей измерения, связанных с изменением температуры среды и условий теплообмена при повышении давления; 4) выполнение многоканального вывода проводов из внутренней полости высокого давления при сохранении герметичности аппаратов высокого давления. Электрическая изоляция тензорезисторов может достигаться использованием для наполнения сосудов жидкостей с хорошими диэлектрическими свойствами или применением различных защитных составов и средств, в том случае, когда наполнителем является вода или жидкость, оказывающая химическое воздействие на тензорезистор. [19]
Требование однозначности функции ( е, t) является непременным условием возможности осуществления измерений. Характеристика преобразования реального тензорезистора отличается от номинальной в силу существования погрешностей при ее определении и в результате воздействия ряда неучитываемых факторов при применении тензорезисторов. Здесь рассматриваются общие закономерности, относящиеся к номинальным характеристикам тензорезисторов, формам их представления и применения при определении значений измеряемых величин. [20]
Исследования на физических моделях проводятся в облегченных условиях эксперимента в лаборатории или цехе предприятия и могут быть выполнены на стадии проектирования конструкции с решением задачи ее оптимизации. Для определения деформаций, напряжений и жесткости деталей и конструкций эффективно использование моделей из полимерных материалов, имеющих низкий модуль упругости, с выполнением измерений, выполненных с применением тензорезисторов, индикаторов перемещений, поляризационно-оптического метода, голографической интерферометрии. Исследования на таких моделях ставятся также для определения полей деформаций и напряжений в сложных конструкциях в целях уточнения задач тензометрии натурной конструкции. Модели, выполненные из материала натурной конструкции и воспроизводящие условия ее работы, позволяют оценить реальную нагруженность исследуемой конструкции и влияние особенностей ее выполнения. [21]
Создание новых образцов химической аппаратуры, турбин, атомных реакторов, мощных прессов, сосудов искусственного синтеза минералов, гидростатов и многих других установок высокого и сверхвысокого ( более 1000 кгс / см2) давлений требует наряду с решением многих конструкторско-технологических задач выполнения экспериментальной проверки прочности и надежности конструкций. Но применение тензорезисторов для измерения деформаций на внутренних поверхностях сосудов в условиях давления связано с решением ряда сложных методических задач. [22]
Отсутствие стандарта и недостаточная централизация массового производства тензорезисторов проявляются в существенном различии характеристик и обилии типов тензорезисторов, а также технологических приемов их изготовления. Специализированные предприятия как в СССР, так и за рубежом, серийно изготовляющие тензорезисторы, не производят определения характеристик их работы под давлением. Однако применение тензорезисторов в сложных условиях воздействия высоких и сверхвысоких давлений требует выбора наиболее работоспособного типа тензорезисторов с минимальной кажущейся деформацией, возникающей от действия давления среды. [23]
Бумажная подложка оказывает существенное влияние на деформирование микропроволоки и изменение ее сопротивления. Специфика применения тензорезисторов в условиях высокого и сверхвысокого давлений предъявляет повышенные требования к однородности и стабильности свойств бумажной или пленочной подложки тензо-резистора, толщина которой должна быть минимальной в случае применения тензорезистора в условиях высоких и сверхвысоких давлений. [24]
Но для некоторых МВИ экспериментальная аттестация их реализаций может оказаться недостаточной. Встречаются МВИ, когда в реальных условиях измерений не представляется возможным определить экспериментально погрешности измерений при применении реализаций МВИ. Примером подобных МВИ могут служить МВИ деформаций с применением тензорезисторов. В таких случаях должны быть разработаны специальные расчет-но-экснериментальные способы аттестации реализаций МВИ. [25]
Выбор метода исключения влияния давления должен обеспечивать максимальную точность измерений. Однако до настоящего времени целесообразность применения того или иного метода математически не обосновывалась. Такая практика может быть и оправдывает себя при случайно удовлетворительных характеристиках тензорезисторов, составляющих пары, но с ростом давления погрешности применения тензорезисторов с неизученными характеристиками могут быть весьма значительны. Если же не учитывать влияния давления на изменение сопротивления тензорезистора, то в измерения вносятся погрешности, величина которых может быть значительна. Самопьезокомпенсированные тензорезисторы серийно не изготовляются. Все отмеченное вызывает необходимость проанализировать возможные методы исключения влияния давления и установить оптимальный способ, обеспечивающий наименьшую погрешность измерения из трех возможных способов. [26]
Методика, определяющая расчетным способом оценки погрешности измерения статических деформаций проволочными и фольговыми тензорезисто-рами, установленными на поверхность исследуемой конструкции. Исходными данными для определения погрешности измерения деформации являются параметры метрологических характеристик тензорезисторов; параметры метрологических характеристик тензо-резисторов, определяемые дополнительно для реальных условий применения тензорезисторов; характеристики погрешности тензо-метрической аппаратуры ( приборов, измерительных систем или измерительно-вычислительных комплексов); параметры линий связи; условия проведения прочностного эксперимента ( продолжительность эксперимента, воздействующие температуры); применяемая схема измерений. [27]
Бумажная подложка оказывает существенное влияние на деформирование микропроволоки и изменение ее сопротивления. Специфика применения тензорезисторов в условиях высокого и сверхвысокого давлений предъявляет повышенные требования к однородности и стабильности свойств бумажной или пленочной подложки тензо-резистора, толщина которой должна быть минимальной в случае применения тензорезистора в условиях высоких и сверхвысоких давлений. [28]
Большинство аппаратов и сосудов высокого и сверхвысокого давления эксплуатируется при длительных стационарных режимах нагружения. Переходные режимы, однако, могут вызывать более высокие напряжения и оказываться наиболее опасными в прочностном отношении. В связи с этим при тензометрических исследованиях аппаратов должна быть изучена работа их и в переходных режимах. Возможность применения тензорезисторов при динамическом воздействии давления, а также метрологические характеристики тензорезисторов в этих условиях должны быть исследованы. [29]