專利名稱：應(yīng)變倍增器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)變倍增器，具體地，涉及一種弓形位移集中型應(yīng)變倍增器。
背景技術(shù)：
應(yīng)變倍增器是在不影響被測試件應(yīng)變的條件下，通過變形傳遞使倍增器上某部位機(jī)械應(yīng)變大于被測試件應(yīng)變。應(yīng)變倍增器通常作為用于疲勞監(jiān)測的疲勞壽命計的配套元件。疲勞壽命計是一種疲勞損傷傳感元件，它通過電阻變化量的自動累積來記錄所粘貼處的交變應(yīng)變歷程，適用于結(jié)構(gòu)長期疲勞損傷監(jiān)測。目前，疲勞壽命計主要用于航空航天結(jié)構(gòu)疲勞損傷監(jiān)測，如航材30CrMnSi等。由于疲勞壽命計的應(yīng)變門檻值為1000 μ ε，因此當(dāng)應(yīng)變幅值低于這一門檻值時，疲勞壽命計不會產(chǎn)生電阻累積效應(yīng)，這大大地限制了其在其它工程的應(yīng)用，如工程中常用鋼材A3鋼，當(dāng)其應(yīng)力幅值達(dá)到疲勞極限時，其應(yīng)變幅值仍然低于疲勞壽命計門檻值，因此必須借助于應(yīng)變倍增器，使疲勞壽命計感受到的應(yīng)變大十疲勞壽命計門檻值，才能完成對該結(jié)構(gòu)材料的疲勞監(jiān)測。弓形位移集中型應(yīng)變倍增器是一種現(xiàn)有的應(yīng)變倍增器，如圖1所示，該種應(yīng)變倍增器通常包括弓形結(jié)構(gòu)1、彈性體4、兩個支臂2和兩個安裝腳3，弓形結(jié)構(gòu)1包括兩個側(cè)部 11和將該兩個側(cè)部11的一端相連接的連接部12，兩個支臂2的一端分別設(shè)置在弓形結(jié)構(gòu)1 的兩個側(cè)部11上，兩個安裝腳3分別設(shè)置在兩個支臂2的另一端的下方，彈性體4設(shè)置在兩個側(cè)部11之間以使得弓形結(jié)構(gòu)1處于預(yù)壓力狀態(tài)。使用時，通過安裝腳3將應(yīng)變倍增器安裝到待測位置上，在彈性體4上安裝應(yīng)變片。由于支臂2的剛度較大，弓形結(jié)構(gòu)1的剛度較小，弓形結(jié)構(gòu)1彎曲變形比支臂2的軸向變形大得多，通過支臂2將兩端的安裝腳3之間的位移集中于弓形結(jié)構(gòu)1開口處(即弓形結(jié)構(gòu)1的兩個側(cè)部11之間)，使得開口處的橡膠彈性體4上的應(yīng)變放大。從而通過安裝在彈性體4上的應(yīng)變片可以測量該彈性體4的應(yīng)變值(即被應(yīng)變倍增器放大后的應(yīng)變值)。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在上述現(xiàn)有的應(yīng)變倍增器中，支臂與弓形結(jié)構(gòu)的剛度不太合理，從而影響了應(yīng)變倍增器的放大性能和彈性體的安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)變倍增器，該應(yīng)力倍增器的支臂與弓形結(jié)構(gòu)的剛度得到優(yōu)化，從而提高了應(yīng)變倍增器的放大性能和彈性體的安裝性能。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)變倍增器，該應(yīng)變倍增器包括弓形結(jié)構(gòu)、彈性體、兩個支臂和兩個安裝腳，所述弓形結(jié)構(gòu)包括兩個側(cè)部和將該兩個側(cè)部的一端相連接的連接部，所述兩個支臂的一端分別設(shè)置在所述弓形結(jié)構(gòu)的兩個側(cè)部上，所述兩個安裝腳分別設(shè)置在所述兩個支臂的下方，所述彈性體設(shè)置在所述兩個側(cè)部之間以使得所述弓形結(jié)構(gòu)處于預(yù)壓力狀態(tài)，其中，所述支臂的拉伸剛度與所述弓形結(jié)構(gòu)的抗彎剛度的比值為35至 45。優(yōu)選地，所述弓形結(jié)構(gòu)的剛度大小為0. 75X 104N/m至1. 55Χ 104N/m。
優(yōu)選地，所述安裝腳的高度為5mm至9mm。優(yōu)選地，所述安裝腳的高度與所述弓形結(jié)構(gòu)的高度的比值為1/5至1/7。優(yōu)選地，所述支臂的所述一端的整個端面與所述側(cè)部接觸。優(yōu)選地，所述兩個側(cè)部之間的間距與所述彈性體的厚度的比值為0. 94至0. 98。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，要保證應(yīng)變倍增器的放大倍數(shù)，使兩個安裝腳之間的位移盡可能地集中到中間的弓形結(jié)構(gòu)的開口處，希望支臂的剛度較大而弓形結(jié)構(gòu)剛度較??；而為了使弓形結(jié)構(gòu)的開口處的橡膠彈性體處于良好的受壓狀態(tài)，又需要弓形結(jié)構(gòu)有較大的剛度。因而需綜合考慮，選擇合適的剛度。通過上述技術(shù)方案，發(fā)明人通過對支臂和弓形結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行優(yōu)化，將支臂的拉伸剛度與弓形結(jié)構(gòu)的抗彎剛度的比值設(shè)計為35至45，從而能夠既保證應(yīng)變倍增器的放大倍數(shù)，又能夠使弓形結(jié)構(gòu)的開口處的橡膠彈性體處于良好的受壓狀態(tài)。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細(xì)說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是現(xiàn)有的應(yīng)力倍增器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的應(yīng)力倍增器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1 弓形結(jié)構(gòu)2 支臂3 安裝腳4 彈性體11 側(cè)部12 連接部5 凹槽
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指應(yīng)變倍增器在如圖2所示狀態(tài)下的方位。例如如圖2所示，安裝腳3位于弓形結(jié)構(gòu)1的下方。當(dāng)然，應(yīng)變倍增器也可以以其他方位安裝。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式提供了一種應(yīng)變倍增器，該應(yīng)變倍增器包括弓形結(jié)構(gòu) 1、彈性體4、兩個支臂2和兩個安裝腳3，所述弓形結(jié)構(gòu)1包括兩個側(cè)部11和將該兩個側(cè)部 11的一端相連接的連接部12，所述兩個支臂2的一端分別設(shè)置在所述弓形結(jié)構(gòu)1的兩個側(cè)部11上，所述兩個安裝腳3分別設(shè)置在所述兩個支臂2的下方，所述彈性體4設(shè)置在所述兩個側(cè)部11之間以使得所述弓形結(jié)構(gòu)1處于預(yù)壓力狀態(tài)，其中，所述支臂2的拉伸剛度與所述弓形結(jié)構(gòu)1的抗彎剛度的比值為35至45。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，要保證應(yīng)變倍增器的放大倍數(shù)，使兩個安裝腳3之間的位移盡可能地集中到中間的弓形結(jié)構(gòu)1的開口處，希望支臂2的剛度較大而弓形結(jié)構(gòu)1剛度較??；而為了使弓形結(jié)構(gòu)1的開口處的橡膠彈性體4處于良好的受壓狀態(tài)，又需要弓形結(jié)構(gòu)1有較大的剛度。因而需綜合考慮，選擇合適的剛度。本領(lǐng)域所公知的是，支臂2的剛度通常用拉伸剛度來衡量，而弓形結(jié)構(gòu)1的剛度則通常通過抗彎剛度來衡量。通過上述技術(shù)方案，發(fā)明人通過對支臂2和弓形結(jié)構(gòu)1的剛度進(jìn)行優(yōu)化，將支臂2的拉伸剛度與弓形結(jié)構(gòu)1 的抗彎剛度的比值設(shè)計為35至45 (數(shù)值之比)，從而能夠既保證應(yīng)變倍增器的放大倍數(shù)， 又能夠使弓形結(jié)構(gòu)1的開口處的橡膠彈性體4處于良好的受壓狀態(tài)。例如，所述弓形結(jié)構(gòu) 1的抗彎剛度可以為1.05\10、*!112，所述支臂2的拉伸剛度可以為4.2\101應(yīng)力倍增器的弓形結(jié)構(gòu)1、支臂2和安裝腳3可以一體形成，例如可以由16Mnq鋼一體形成。在使用時，通常需要將應(yīng)變片安裝(例如粘貼)在彈性體4的底部，從而需要將導(dǎo)線與彈性體4底部的應(yīng)變片連接。優(yōu)選地，如圖2所示，所述安裝腳3的高度a為5mm至 9mm，例如6mm。從而便于導(dǎo)線與彈性體4底部的應(yīng)變片連接。更優(yōu)選地，所述安裝腳3的高度a與所述弓形結(jié)構(gòu)1的高度h的比值為1/5至1/7，例如1/5，從而進(jìn)一步便于導(dǎo)線與彈性體4底部的應(yīng)變片連接。應(yīng)變倍增器的支臂2通常水平地延伸。如圖1所示，在現(xiàn)有的應(yīng)變倍增器中，支臂 2的一端與弓形結(jié)構(gòu)1的側(cè)部11之間存在凹槽5。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該凹槽5的存在容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而使得應(yīng)變倍增器容易損壞，影響應(yīng)變倍增器的壽命。因此優(yōu)選地， 如圖2所示，所述支臂2的所述一端的整個端面與所述側(cè)部11接觸，即支臂2與弓形結(jié)構(gòu) 1的側(cè)部11之間不存在如圖1所示的凹槽5，從而在支臂2與弓形結(jié)構(gòu)1之間不容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，可以延長應(yīng)變倍增器的壽命。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，需要合理地選擇弓形結(jié)構(gòu)1的兩個側(cè)部11之間的間距b和彈性體4的厚度w，以保證在使用過程中彈性體4處于預(yù)壓力狀態(tài)，而又不超出弓形結(jié)構(gòu)1 的彈性范圍。因此優(yōu)選地，如圖2所示，弓形結(jié)構(gòu)1的兩個側(cè)部11之間的間距b與彈性體 4的厚度w的比值為0. 94至0. 98。從而能夠保證在使用過程中彈性體4處于預(yù)壓力狀態(tài)， 而又不超出弓形結(jié)構(gòu)1的彈性范圍。例如所述間距b為5mm，彈性體4的厚度w為5. 1mm。 當(dāng)然，弓形結(jié)構(gòu)1的兩個側(cè)部11之間的間距b和彈性體4的厚度w都是指在自然狀態(tài)下測得，即，在弓形結(jié)構(gòu)1和彈性體4沒有相互安裝，并且都沒有受到外界作用力的狀態(tài)下所測得的尺寸。所述彈性體4可以由各種適當(dāng)?shù)膹椥圆牧现瞥桑缬筛鞣N橡膠(例如乙烯基硅橡膠)制成。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)變倍增器，該應(yīng)變倍增器包括弓形結(jié)構(gòu)(1)、彈性體(4)、兩個支臂( 和兩個安裝腳(3)，所述弓形結(jié)構(gòu)(1)包括兩個側(cè)部(11)和將該兩個側(cè)部(11)的一端相連接的連接部(12)，所述兩個支臂O)的一端分別設(shè)置在所述弓形結(jié)構(gòu)(1)的兩個側(cè)部(11)上，所述兩個安裝腳( 分別設(shè)置在所述兩個支臂O)的下方，所述彈性體(4)設(shè)置在所述兩個側(cè)部(11)之間以使得所述弓形結(jié)構(gòu)(1)處于預(yù)壓力狀態(tài)，其特征在于，所述支臂O)的拉伸剛度與所述弓形結(jié)構(gòu)(1)的抗彎剛度的比值為35至45。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變倍增器，其特征在于，所述弓形結(jié)構(gòu)(1)的剛度大小為 0. 75 X 104N/m 至 1. 55 X 104N/m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變倍增器，其特征在于，所述安裝腳(3)的高度(a)為5mm 至 9mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的應(yīng)變倍增器，其特征在于，所述安裝腳C3)的高度(a) 與所述弓形結(jié)構(gòu)⑴的高度(h)的比值為1/5至1/7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的應(yīng)變倍增器，其特征在于，所述支臂(2)的所述一端的整個端面與所述側(cè)部(11)接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的應(yīng)變倍增器，其特征在于，所述兩個側(cè)部(11)之間的間距(b)與所述彈性體(4)的厚度(w)的比值為0. 94至0. 98。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)變倍增器，其特征在于，所述兩個側(cè)部(11)之間的間距 (b)與所述彈性體(4)的厚度(w)的比值為0. 94至0. 98。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)變倍增器，其特征在于，所述兩個側(cè)部(11)之間的間距 (b)與所述彈性體(4)的厚度(w)的比值為0. 94至0. 98。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)變倍增器，該應(yīng)變倍增器包括弓形結(jié)構(gòu)(1)、彈性體(4)、兩個支臂(2)和兩個安裝腳(3)，所述弓形結(jié)構(gòu)(1)包括兩個側(cè)部(11)和將該兩個側(cè)部(11)的一端相連接的連接部(12)，所述兩個支臂(2)的一端分別設(shè)置在所述弓形結(jié)構(gòu)(1)的兩個側(cè)部(11)上，所述兩個安裝腳(3)分別設(shè)置在所述兩個支臂(2)的下方，所述彈性體(4)設(shè)置在所述兩個側(cè)部(11)之間以使得所述弓形結(jié)構(gòu)(1)處于預(yù)壓力狀態(tài)，其中，所述支臂(2)的拉伸剛度與所述弓形結(jié)構(gòu)(1)的抗彎剛度的比值為35-45。通過上述技術(shù)方案，能夠既保證應(yīng)變倍增器的放大倍數(shù)，又能夠使弓形結(jié)構(gòu)的開口處的橡膠彈性體處于良好的受壓狀態(tài)。
文檔編號G01B7/16GK102252595SQ20111009380
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者任偉新, 戴恩斌, 李曉建, 李桂保, 賈晉中 申請人:中南大學(xué), 中國神華能源股份有限公司, 朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司