Najwrażliwszym elementem sposobu jest poprawne skalibrowanie czujników. Czujniki te muszą zostać dobrane tak, aby ich zakres pomiarowy, w jakich pracują i przekazują wyniki odpowiadał zmianom stanów elementów konstrukcyjnych od zakresu pracy normalnej, ustabilizowanej, to jest bez występujących obciążeń zmiennych, do zakresu stanów granicznych (maksymalnych dopuszczalnych obciążeń zmiennych). Tylko takie dobranie czujników pozwala na poprawną interpretację wyników oraz poprawne przetworzenie i przekazanie wyników oraz na wczesne ostrzeganie o zbliżających się stanach granicznych.
Każda konstrukcja wykonana jest z innych elementów konstrukcyjnych, więc i stany tych elementów są różne. Istnieją dwie metody określenia stanów granicznych, a co za tym samym idzie doboru odpowiednich czujników: metoda obliczeniowa i metoda obciążeń próbnych
Poniższy przykład obrazuje tok postępowania przy metodzie obciążeń próbnych.
PRZYKŁAD
Metodę opisywaną poniżej można stosować, gdy nie jest możliwe obliczeniowe zdefiniowanie dopuszczalnych naprężeń w elemencie konstrukcyjnym przy określonym maksymalnym obciążeniu elementu konstrukcyjnego.
Element konstrukcyjny w postaci belki stalowej poddaje się jest zmiennemu obciążeniu. Maksymalne dopuszczalne obciążenie elementu konstrukcyjnego zostało określone przez projektanta jako ciężar Q=15,70 N (przyjęto, że jest to stan graniczny nośności)
Dane są następujące:
- Belka stalowa (pręt) posiada parametry:
- wysokość h = 0,00545 m;
- szerokość b = 0,0482 m;
- długość l = 0,65 m;
- moduł Younga dla stali E=210*109 Pa;
- Belkę obciąża się w schemacie statycznym wspornikowym;
- Na elemencie konstrukcyjnym nakleja się czujniki tensometryczne umocowane w rozecie (półmostku) o stałej k = 2,15. Rozetę mocuje się na początku zginanej belki; przekazuje ona sygnał analogowy poprzez konwerter sygnału analogowego na cyfrowy do komputera - całość łączy się z urządzeniem ostrzegawczym/wizualizacyjnym i alarmowym;
- Dokonuje się następujących próbnych obciążeń elementu konstrukcyjnego obciążeniem Q według schematu, który przedstawia tabela 1. Badany pręt obciąża się wzrastającym ciężarem Q i za każdym razem, gdy obciążenie zwiększa się, rejestruje się odkształcenia (naprężenia), które odczytuje się na komputerze;
tabela 1 - Obciążenia próbne Q działające na element konstrukcyjny
| L.p. |
Ciężar Q [N] |
| 0 |
0,00 |
| 1 |
3,92 |
| 2 |
7,85 |
| 3 |
11,77 |
| 4 |
15,70 |
Obliczenie doświadczalne naprężeń:
Odczyty danych z tensometru (względny przyrost napięcia dU/U) odczytane z komputera dla poszczególnych obciążeń Q przedstawia tabela 2 poniżej:
| Pomiar |
Masa[kg] |
Ciężar Q [N] |
Seria I (dU/U) |
Seria II (dU/U) |
Seria II (dU/U) |
Średnia (dU/U) |
| 1 |
0,40 |
3,92 |
0,029 |
0,023 |
0,025 |
0,026 |
| 2 |
0,80 |
7,85 |
0,058 |
0,050 |
0,055 |
0,054 |
| 3 |
1,20 |
11,77 |
0,083 |
0,075 |
0,076 |
0,078 |
| 4 |
1,60 |
15,70 |
0,109 |
0,100 |
0,100 |
0,103 |
Przykładowo, obliczenia naprężeń panujących w badanym elemencie konstrukcyjnym dla pomiaru 1 (stała tensometru k = 2,15) przeprowadza się następująco:
Po podstawieniu do wzoru na odkształcenie dla półmostku otrzymuje się następujące wyniki przedstawione w tabeli 3 poniżej:
| Pomiar |
Wzgl. przyrost [dU/U] |
ε [mm/mm] |
σdośw.[MPa] |
| 0 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
| 1 |
0,026 |
4,837*10-5 |
10,16 |
| 2 |
0,054 |
1,005*10-4 |
21,11 |
| 3 |
0,078 |
1,451*10-4 |
30,47 |
| 4 |
0,103 |
1,916*10-4 |
40,24 |
Następnie dla otrzymanych danych o występujących w elemencie konstrukcyjnym naprężeniach skaluje się urządzenie ostrzegawcze/wizualizacyjne (wyświetlacz procentowego poziomu obciążenia) i alarmowe.
Tabela 4 - Skalowanie urządzenia ostrzegawczego/wizualizacyjnego (procentowy poziom obciążenia) w zależności od przyłożonego obciążenia próbnego Q oraz występujących w elemencie konstrukcyjnym naprężeń σ
| L.p. |
Ciężar Q [N] |
σdośw. [MPa] |
Poziom obciążenia [%] |
| 0 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
| 1 |
3,92 |
10,16 |
25,25 |
| 2 |
7,85 |
21,11 |
52,46 |
| 3 |
11,77 |
30,47 |
75,72 |
| 4 |
15,70 |
40,24 |
100,00 |
Ze względu, na to, iż poziom obciążenia jest zależny liniowo w stosunku do ciężaru Q wartości pośrednie otrzymuje są poprzez interpolację wartości wynikowych.
Alarm informujący ustawia się w ten sposób, aby informacja o zbliżającym się stanie granicznym nośności przekazywana była przy poziomie obciążenia rzędu 90%.
W tym przypadku przy obciążeniu Q = 14,13 N (90% poziomu obciążenia) użytkownik zostanie poinformowany o zbliżającym się stanie granicznym nośności (włączy się alarm).
Taki tok postępowania stosuje się dla wszystkich wytypowanych elementów konstrukcyjnych.
Zobacz też jaki jest tok postępowania przy metodzie obliczeniowej a następnie porównanie wyników otrzymywanych z obydwu metod [kliknij...]
Zobacz też wersję demo wizualizacji wyników otrzymywanych z systemu monitoringu
|
