پاورپوینت اندازه گیری نیرو، گشتاور و کرنش

اندازه گیری نیرو، گشتاور و کرنش

روشها
مکانیکی
استفاده از خاصیت فنری اجسام ( در محدوده کشسان)
استفاده از توازن نیروها ( اهرم بندی، چرخدنده)
تبدیل نیرو به فشار ( فشار سنج ها)
الکتریکی
استفاده از خاصیت پیزو الکتریک ( نیرو سنج کریستال پیزو الکتریک)
کرنش سنج مقاومت حساس ( استرین گیج)
تبدیل نیرو به جابجایی ( مثل LVDT)

استفاده از خاصیت کشسانی اجسام
جسم کشسان در اثر اعمال نیرو تغییر طول می دهد
( اجسامی مثل تیرها، میله ها ….)
مقدار تغییر طول (جابجایی را می توان اندازه گرفت)

2- فنر ساده F=ky
مثل ترازو های فنری

3- تیر یک سر درگیر (Cantilever Beam)

4- حلقه کشسان Elastic proving wheel

روشهای اندازه گیری خیز ناشی از اعمال نیرو
1- استفاده از روشهای مکانیکی مثل Dial gauge
2- روشهای الکترومکانیکی
مبدل پیزو الکتریک
LVDT
استرین گیج

آرایش استرین گیج (روزت) برای اندازه گیری کرنش (تنش)
* وقتی تنها تنش در یک جهت مورد بررسی قرار می گیرد
* هزینه کمتر (به صورت تک ارزانتر از Biaxial و Tri axial )
موقعی استفاده می شود که بخواهیم تنش های اصلی را مورد بررسی قرار دهیم و محورهای
اصلی مشخص باشند
آرایش های سه محوری موقعی استفاده می شوند که تنش های اصلی مورد نظر باشد و
محور های اصلی مشخص نباشد

روزت مستطیلی
1
2
3
زاویه ای که تنش حداکثر است
دو جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری شده

روزت دلتا
دو جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری ده

تعیین θ در ارایش ها
مستطیلی
θ در ربع اول اگر:

θ در ربع دوم اگر:

دلتا
در ربع اول اگر:
در ربع دوم

مثال
نوع آرایش: مستطیلی
جنس : ورق فولادی با psi E=29e6 و 0.3=
کرنش های اندازه گیری 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 یعنی 16.8 انتخاب می شود چون 2> (1+ 3)/2 است

LVDT

اندازه گیری گشتاور و توان
تعریف:
مقدار تمایل و توانایی نیرو برای چرخاندن جسمی که تحت اثر آن نیرو قرار دارد، حول یک محور
واحد:
حاصل ضرب نیرو در فاصله Nm))
اثر گشتاور
ایجاد پیچش در (محور)
اندازه گیری گرانتر از دما و فشار

اندازه گیری گشتاور از طریق اندازه گیری تغییر شکل زاویه ای (پیچش)
اندازه گیری کرنش در زاویه 45 درجه
جهت اندازه گیری نیاز به حلقه های لغزان جهت اعمال ولتاژ و گرفته خروجی پل وتسون
روش غیر جذبی

اندازه گیری گشتاور از طریق ترمز پرونی
بر اساس معادل مکانیکی حرارت

روش جذبی
اعمال بار با سفت کرده طناب

دینامومتر هیدرولیکی) نیرو سنج froude )
بر اساس تبدیل کار به گرما
واسطه آب است
در اثر اصطکاک دمای آب بالا می رود
گشتاور بکمک نیرو سنج بدست می آید
بهتر از پرونی

نیرو سنج جریان فوکو (ادی)
متشکل از روتور و استاتور
رتور به صورت قطب های مغناطیسی
کوپلینگ مغناطیسی بین روتور واستاتور
نوع جذبی ، نیاز به خنک کردن
استاتور روی یاتاقان که می تواند بچرخد
تنظیم گشتاور نیرو از طریق کنترل تحریک میدان مغناطیسی

دینامومتر جریان مستقیم
از نوع گهواره ای
مولد از نوع شنت با تحریک جداگانه
خروجی با اتلاف توان در مقاومت ها
از نوع جذبی

ترانسدیوسر گشتاور Torque Transducer
غیر جذبی
اندازه گیری بر مبنای اندازه گیری کرنش برشی در اثر پیچش
مناسب برای اندازه گیری مصرف کننده
عیب اصلی نیاز به حلقه های لغزان Slip Ring ، منبع تغذیه و ابزار دور سنجی
در شافت چرخان کرنش ها تحت زاویه 45 درجه ظاهر می شوند
عدم نصب استرین گیج تحت زاویه 45 درجه اندازه گیری ها تحت تاثیر خمش و تنشهای محوری قرار می گیرند

حسگر های متفرقه گشتاور
میله های پیچشی
نوری
خازنی

مغناطیسی غیر تماسی
گشتاور باعث تنش می شود
بعضی مواد فرو مغناطیس نفوذپذیری مغنایطسی آنها تحت تنش تغییر می کند (کشش مغناطیسی) مثل فولاد ها

متشکل از 5 سیم پیچ (روی هسته ای با چهار بازو)
بعنوان یک ترانس
ااولیه وسط و ثانویه ها بازو های کنر
تحریک توسط جریان AC در اولیه
ثانویه ها بصورت پل وتسون و روی خطوط 45 درجه
در حالت بدون بار تعادل در ثانویه و قرائت صفر در پل

ترانسدیوسر گشتاور بر اساس موج اکوستیک سطحی
Surface Acoustic Wave (SAW)

امواج سطحی موسوم به رایلی در طول سطح یک محیط ایزوتروپیک الاستیک (خواص یکسان در هر جهت) منتشر می شوند
با اعمال گشتاور و ایجاد تنش شکل الکترود ها ی SAW تغییر می کند
فرکانس تغییر می کند
برای اندازه گیری نیاز به دو SAW تحت زاویه 45 درجه است