專利名稱：應變倍增器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應變倍增器，具體地，涉及一種弓形位移集中型應變倍增器。
背景技術：
應變倍增器是在不影響被測試件應變的條件下，通過變形傳遞使倍增器上某部位機械應變大于被測試件應變。應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變歷程，適用于結構長期疲勞損傷監(jiān)測。目前，疲勞壽命計主要用于航空航天結構疲勞損傷監(jiān)測，如航材30CrMnSi等。由于疲勞壽命計的應變門檻值為1000 μ ε，因此當應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，這大大地限制了其在其它工程的應用，如工程中常用鋼材A3鋼，當其應力幅值達到疲勞極限時，其應變幅值仍然低于疲勞壽命計門檻值，因此必須借助于應變倍增器，使疲勞壽命計感受到的應變大十疲勞壽命計門檻值，才能完成對該結構材料的疲勞監(jiān)測。弓形位移集中型應變倍增器是一種現(xiàn)有的應變倍增器，如圖1所示，該種應變倍增器通常包括弓形結構1、彈性體4、兩個水平支臂2和兩個安裝腳3，弓形結構1包括兩個側部11和將該兩個側部11的一端相連接的連接部12，兩個水平支臂2的一端分別設置在弓形結構1的兩個側部11上，兩個安裝腳3分別設置在兩個水平支臂2的另一端的下方， 彈性體4設置在兩個側部11之間以使得弓形結構1處于預壓力狀態(tài)。使用時，通過安裝腳 3將應變倍增器安裝到待測位置上，在彈性體4上安裝應變片。由于水平支臂2的剛度較大，弓形結構1的剛度較小，弓形結構1彎曲變形比水平支臂2的軸向變形大得多，通過水平支臂2將兩端的安裝腳3之間的位移集中于弓形結構1開口處(即弓形結構1的兩個側部11之間)，使得開口處的橡膠彈性體4上的應變放大。從而通過安裝在彈性體4上的應變片可以測量該彈性體4的應變值(即被應變倍增器放大后的應變值)。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的上述應變倍增器的弓形結構1的兩個側部11之間的間距和彈性體4的厚度的設置不合理，從而無法很好地保證在使用過程中彈性體4處于預壓力狀態(tài)，而又不超出弓形結構1的彈性范圍。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種應變倍增器，該應變倍增器的結構能夠容易地將導線與彈性體底部的應變片連接。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種應變倍增器，該應變倍增器包括弓形結構、彈性體、兩個水平支臂和兩個安裝腳，所述弓形結構包括兩個側部和將該兩個側部的一端相連接的連接部，所述兩個水平支臂的一端分別設置在所述弓形結構的兩個側部上，所述兩個安裝腳分別設置在所述兩個水平支臂的下方，所述彈性體設置在所述兩個側部之間以使得所述弓形結構處于預壓力狀態(tài)，其中，所述兩個側部之間的間距與所述彈性體的厚度的比值為0. 94至0. 98。[0007]優(yōu)選地，所述安裝腳的高度與所述弓形結構的高度的比值為1/5至1/7。優(yōu)選地，所述水平支臂的所述一端的整個端面與所述側部接觸。通過上述技術方案，能夠很好地保證在使用過程中彈性體處于預壓力狀態(tài)，而又不超出弓形結構的彈性范圍。本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖1是現(xiàn)有的應力倍增器的結構示意圖；圖2是根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施方式的應力倍增器的結構示意圖。附圖標記說明1 弓形結構 2 支臂3 安裝腳4 彈性體11側部12連接部5 凹槽
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。在本實用新型中，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位于弓形結構1 的下方。當然，應變倍增器也可以以其他方位安裝。根據(jù)本實用新型的一種實施方式提供了一種應變倍增器，該應變倍增器包括弓形結構1、彈性體4、兩個支臂2和兩個安裝腳3，所述弓形結構1包括兩個側部11和將該兩個側部11的一端相連接的連接部12，所述兩個支臂2的一端分別設置在所述弓形結構1的兩個側部11上，所述兩個安裝腳3分別設置在所述兩個支臂2的下方，所述彈性體4設置在所述兩個側部11之間以使得所述弓形結構1處于預壓力狀態(tài)，其中，所述支臂2的拉伸剛度與所述弓形結構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構1的開口處，希望支臂2的剛度較大而弓形結構1剛度較小；而為了使弓形結構1的開口處的橡膠彈性體4處于良好的受壓狀態(tài)，又需要弓形結構 1有較大的剛度。因而需綜合考慮，選擇合適的剛度。本領域所公知的是，支臂2的剛度通常用拉伸剛度來衡量，而弓形結構1的剛度則通常通過抗彎剛度來衡量。通過上述技術方案，發(fā)明人通過對支臂2和弓形結構1的剛度進行優(yōu)化，將支臂2的拉伸剛度與弓形結構1 的抗彎剛度的比值設計為35至45 (數(shù)值之比)，從而能夠既保證應變倍增器的放大倍數(shù)， 又能夠使弓形結構1的開口處的橡膠彈性體4處于良好的受壓狀態(tài)。例如，所述弓形結構 1的抗彎剛度可以為1. 05X IO4N · m2，所述支臂2的拉伸剛度可以為4. 2X10$。應力倍增器的弓形結構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。[0023]在使用時，通常需要將應變片安裝(例如粘貼)在彈性體4的底部，從而需要將導線與彈性體4底部的應變片連接。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。從而便于導線與彈性體4底部的應變片連接。更優(yōu)選地，所述安裝腳3的高度a與所述弓形結構1的高度h的比值為1/5至1/7，例如1/5，從而進一步便于導線與彈性體4底部的應變片連接。應變倍增器的支臂2通常水平地延伸。如圖1所示，在現(xiàn)有的應變倍增器中，支臂 2的一端與弓形結構1的側部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)生應力集中，從而使得應變倍增器容易損壞，影響應變倍增器的壽命。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部11接觸，即支臂2與弓形結構 1的側部11之間不存在如圖1所示的凹槽5，從而在支臂2與弓形結構1之間不容易產(chǎn)生應力集中，可以延長應變倍增器的壽命。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，需要合理地選擇弓形結構1的兩個側部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處于預壓力狀態(tài)，而又不超出弓形結構1 的彈性范圍。因此優(yōu)選地，如圖2所示，弓形結構1的兩個側部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處于預壓力狀態(tài)， 而又不超出弓形結構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。 當然，弓形結構1的兩個側部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，在弓形結構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?shù)膹椥圆牧现瞥桑缬筛鞣N橡膠(例如乙烯基硅橡膠)制成。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術構思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。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特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內(nèi)容。
權利要求1.一種應變倍增器，該應變倍增器包括弓形結構(1)、彈性體(4)、兩個水平支臂(2)和兩個安裝腳(3)，所述弓形結構(1)包括兩個側部(11)和將該兩個側部(11)的一端相連接的連接部(12)，所述兩個水平支臂O)的一端分別設置在所述弓形結構(1)的兩個側部 (11)上，所述兩個安裝腳C3)分別設置在所述兩個水平支臂( 的下方，所述彈性體(4)設置在所述兩個側部(11)之間以使得所述弓形結構(1)處于預壓力狀態(tài)，其特征在于，所述兩個側部(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。
2.根據(jù)權利要求1所述的應變倍增器，其特征在于，所述安裝腳(3)的高度(a)與所述弓形結構⑴的高度(h)的比值為1/5至1/7。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的應變倍增器，其特征在于，所述水平支臂( 的所述一端的整個端面與所述側部(11)接觸。
專利摘要本實用新型公開了應變倍增器，該應變倍增器包括弓形結構(1)、彈性體(4)、兩個水平支臂(2)和兩個安裝腳(3)，所述弓形結構(1)包括兩個側部(11)和將該兩個側部(11)的一端相連接的連接部(12)，所述兩個水平支臂(2)的一端分別設置在所述弓形結構(1)的兩個側部(11)上，所述兩個安裝腳(3)分別設置在所述兩個水平支臂(2)的下方，所述彈性體(4)設置在所述兩個側部(11)之間以使得所述弓形結構(1)處于預壓力狀態(tài)，其中，所述兩個側部(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。通過上述技術方案，能夠很好地保證在使用過程中彈性體處于預壓力狀態(tài)，而又不超出弓形結構的彈性范圍。
文檔編號G01B7/16GK202013175SQ20112010962
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權日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, 中國神華能源股份有限公司, 朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司