Выяснение того, какой вес может выдержать мост, зависит от того, как он реагирует на нагрузку и нагрузку от автомобилей и других транспортных средств, пересекающих его. Но для самых незначительных изменений напряжения вам понадобится тензодатчик, который может дать вам гораздо меньшие значения напряжения. В этом вам поможет величина микродеформации.
Микроштамм
Стрессизмеряется с помощью "сигмы"
\ sigma = \ frac {F} {A}
для силыFпо объекту и площадиАк которой приложена сила. Вы можете измерить напряжение таким простым способом, если знаете силу и площадь. Это дает деформацию в тех же единицах, что и давление. Это означает, что вы можете добавить давление на объект как один из способов измерения нагрузки на него.
Вы также можете определить, насколько сильно деформирован материал, с помощьюзначение напряжения, измеряется "эпсилон"
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
для изменения длиныΔLматериала, находящегося под напряжением, деленное на фактическую длинуLматериала. Когда материал сжимается в определенном направлении, например под тяжестью автомобилей на мосту, сам материал может расширяться в направлениях, перпендикулярных весу. Эта реакция на растяжение или сжатие, известная как
Эта «деформация» материала происходит на микроуровне из-за эффектов микродеформации. В то время как тензодатчики нормального размера измеряют изменения длины материала порядка миллиметра или дюйма, измерители деформации используются для измерения длины микрометров (с использованием греческой буквы «мю») мкм для изменения длина. Это означало бы, что вы должны использовать значенияεпорядка 10-6 по величине, чтобы получить микродеформациюμε.Преобразование микродеформации в деформацию означает умножение значения микродеформации на 10.-6.
Датчики напряжения
С тех пор, как шотландский химик лорд Кельвин обнаружил, что металлический проводящий материал при механической деформации показывает изменение в электрическое сопротивление, ученые и инженеры исследовали эту взаимосвязь между деформацией и электричеством, чтобы воспользоваться преимуществами эти эффекты. Электрическое сопротивление измеряет сопротивление провода потоку электрического заряда.
В тензодатчиках используется проволока зигзагообразной формы, поэтому, когда вы измеряете электрическое сопротивление в проводе при протекании по нему тока, вы можете измерить, насколько сильно он деформирован. Зигзагообразная сетчатая форма увеличивает площадь поверхности проволоки, параллельную направлению деформации.
Измерители микродеформации делают то же самое, но измеряют даже более незначительные изменения электрического сопротивления объекта, такие как микроскопические изменения длины объекта. Тензодатчики используют это соотношение, так что, когда напряжение на объекте передается на датчик деформации, датчик изменяет свое электрическое сопротивление пропорционально деформации. Тензодатчики находят применение в весах, которые дают точные измерения веса объекта.
Примеры проблем с тензометрическим датчиком
Примеры задач с тензодатчиками могут проиллюстрировать эти эффекты. Если тензодатчик измеряет микродеформацию 5μεдля материала длиной 1 мм на сколько микрометров изменится длина материала?
Преобразуйте микродеформацию в деформацию, умножив ее на 10.-6 чтобы получить значение деформации 5 x 10-6и преобразуйте 1 мм в метры, умножив его на 10-3 получить 10-3 м. Используйте уравнение для деформации, чтобы найтиΔL:
5 \ times 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ подразумевает \ Delta L = 5 \ times 10 ^ {- 6} \ times 10 ^ {- 3} = 5 \ times 10 ^ {- 9} \ text {m}
или 5 х 10-3 мкм.