用于測(cè)量剛性管的徑向力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及管路受力測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測(cè)量剛性管的徑向力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在剛性管的應(yīng)用中，諸如使用剛性管作為供油管的應(yīng)用中，為保護(hù)供油管在供油 模態(tài)不因過(guò)大徑向力而受損，增加供油模態(tài)的安全性，供油管與供油對(duì)象處的徑向力信號(hào) 顯得至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)目前尚未有該領(lǐng)域技術(shù)的應(yīng)用。
[0003] 常規(guī)測(cè)量力的方法，主要測(cè)量被測(cè)物體的軸向拉伸、壓縮力，并無(wú)測(cè)量徑向力的應(yīng) 用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本公開旨在提供一種新型的、用于測(cè)量剛性管的徑向力的方法。
[0005] 根據(jù)本公開的一方面，提供一種用于測(cè)量剛性管的徑向力的方法，包括：在與剛性 管的軸向垂直的截面上建立坐標(biāo)平面（X，y)，坐標(biāo)原點(diǎn)與橫截面的圓心重合，并分別在X軸 和y軸與剛性管的交點(diǎn)處、與X軸與y軸對(duì)稱鄰接地布置一對(duì)應(yīng)變計(jì)，其中布置在X軸處的 應(yīng)變計(jì)和布置在y軸處的應(yīng)變計(jì)分別構(gòu)成兩組惠斯通電橋；檢測(cè)兩組惠斯通電橋的輸出電 壓；以及至少根據(jù)所檢測(cè)的輸出電壓獲得徑向力。
[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力與X軸正方向的夾角可以男
其中， U1。和U 2。分別為X軸和y軸上惠斯通電橋的輸出電壓。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，徑向力的大小可以與安裝有應(yīng)變計(jì)的截面與所受徑向力的位置 在軸向上的距離成反比。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力的大小可以與剛性管的外徑成反比。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力的大小可以與惠斯通電橋的工作電壓成反比。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力的大小可以與應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)成反比。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力的大小可以與剛性管的彈性模量成正比。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力的大小可以與剛性管的截面的慣性矩成正比。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力的大小與X軸和y軸上惠斯通電橋的輸出電壓的平 方和的均方根成正比。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，可以
來(lái)計(jì)算所受徑向 力的大小，其中|f|表示徑向力的大小，b表示安裝有應(yīng)變計(jì)的截面與所受徑向力的位置在 軸向上的距離，D表示剛性管的外徑，u表示惠斯通電橋的工作電壓，k表示應(yīng)變計(jì)的靈敏系 數(shù)，E表示剛性管的彈性模量，I表示剛性管的截面的慣性矩，U 1。和U 2。分別表示X軸和y軸 上惠斯通電橋的輸出電壓。
[0015] 根據(jù)本公開的用于測(cè)量剛性管的徑向力的方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)例如飛機(jī)供油管所受 徑向力的測(cè)量，克服常規(guī)測(cè)量方法無(wú)法測(cè)量徑向力的不足，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，有效，能夠準(zhǔn)確測(cè) 量管路的徑向力的大小和方向。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是根據(jù)本公開的剛性管徑向力測(cè)量方法的應(yīng)變計(jì)貼片位置的示意圖。
[0017] 圖2和圖3是根據(jù)本公開的剛性管徑向力測(cè)量方法的供油管受力分析示意圖。
[0018] 圖4是根據(jù)本公開的剛性管徑向力測(cè)量方法的應(yīng)變計(jì)組成的橋路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本公開作進(jìn)一步詳細(xì)描述，請(qǐng)參考圖1至圖4。
[0020] 如圖1至圖4所示，以飛機(jī)供油管的徑向力測(cè)量為例，根據(jù)本公開的剛性管徑向力 測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0021] 步驟一、在距離供油管頭一定距離b處的E-E截面上，在供油管外壁側(cè)面A、B、C、 D 4個(gè)方位分別粘貼應(yīng)變計(jì)Rl與R4、R1'與R4'、R2與R3、R2'與R3'，如圖1所示。
[0022] 換言之，假設(shè)在與作為剛性管的供油管的軸向垂直的截面（該截面例如與供油管 頭的距離為b)上建立坐標(biāo)平面（x，y)，坐標(biāo)原點(diǎn)與截面的圓心重合，則可以分別在X軸和 y軸與供油管的交點(diǎn)處（圖1的A、B、C、D處）、與X軸與y軸對(duì)稱鄰接地布置一對(duì)應(yīng)變計(jì)。 例如，應(yīng)變計(jì)Rl與R4在點(diǎn)A處相對(duì)X軸對(duì)稱地布置、應(yīng)變計(jì)R1'與R4'在點(diǎn)B處相對(duì)y軸 對(duì)稱地布置、應(yīng)變計(jì)R2與R3在點(diǎn)C處相對(duì)X軸對(duì)稱地布置，以及應(yīng)變計(jì)R2'與R3'在點(diǎn)D 處相對(duì)y軸對(duì)稱地布置。
[0023] 這里，布置在X軸處的應(yīng)變計(jì)和布置在y軸處的應(yīng)變計(jì)能夠分別構(gòu)成兩組惠斯通 電橋。根據(jù)本公開的徑向力測(cè)量方法，接下來(lái)可以檢測(cè)兩組惠斯通電橋的輸出電壓，然后至 少根據(jù)所檢測(cè)的輸出電壓獲得徑向力。
[0024] 例如，在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力與X軸正方向的夾角α可以由式
:確定，其中，U1。和U 2。分別為X軸和y軸上惠斯通電橋的輸出電壓。
[0025] 例如，在一個(gè)實(shí)施例中，所受徑向力的大小與X軸和y軸上惠斯通電橋的輸出電壓 U1。和U 2。的平方和的均方根成正比。
[0026] 除與所檢測(cè)的輸出電壓有關(guān)之外，在不同的實(shí)施例中，還可以根據(jù)以下內(nèi)容中一 個(gè)或多個(gè)來(lái)確定徑向力的大小，例如但不限于：
[0027] 所受徑向力的大小可以與安裝有應(yīng)變計(jì)的截面與所受徑向力的位置在軸向上的 距離成反比；
[0028] 所受徑向力的大小可以與剛性管的外徑成反比；
[0029] 所受徑向力的大小可以與惠斯通電橋的工作電壓成反比；
[0030] 所受徑向力的大小可以與應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)成反比；
[0031] 所受徑向力的大小可以與剛性管的彈性模量成正比；以及
[0032] 所受徑向力的大小可以與剛性管的截面的慣性矩成正比。
[0033] 下面繼續(xù)根據(jù)圖2和圖3的受力分析以及圖4中的惠斯通電橋原理圖來(lái)說(shuō)明根據(jù) 所檢測(cè)的兩組惠斯通電橋的輸出電壓獲得徑向力的原理。
[0034] 首先，當(dāng)供油管頭受任意徑向力F時(shí)，根據(jù)材料力學(xué)相關(guān)知識(shí)可知：
1圖2、圖3所示。
[0035] 式中：
[0036] σ :表示當(dāng)管結(jié)構(gòu)的E-E截面在受到彎矩M時(shí)，與相應(yīng)中性層Z距離為e的某處的 應(yīng)力；
[0037] M :表示管結(jié)構(gòu)的E-E截面所受到的彎矩，F(xiàn)*b (b為作用于管結(jié)構(gòu)的徑向力到截面 E-E的距離）；
[0038] e :表示管結(jié)構(gòu)的E-E截面上某處與相應(yīng)中性層Z的距離；
[0039] Iz :表示管結(jié)構(gòu)的E-E截面的慣性矩，π (D4-d4)/64,僅同結(jié)構(gòu)有關(guān)；
[0040] 依次求供油管的A、B、C、D各處的應(yīng)力為：
[0041 ] σ A = _