用于測量剛性管的徑向力的方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及管路受力測試領域，尤其涉及一種用于測量剛性管的徑向力的方法。
【背景技術】
[0002] 在剛性管的應用中，諸如使用剛性管作為供油管的應用中，為保護供油管在供油 模態不因過大徑向力而受損，增加供油模態的安全性，供油管與供油對象處的徑向力信號 顯得至關重要。國內目前尚未有該領域技術的應用。
[0003] 常規測量力的方法，主要測量被測物體的軸向拉伸、壓縮力，并無測量徑向力的應 用。
【發明內容】
[0004] 本公開旨在提供一種新型的、用于測量剛性管的徑向力的方法。
[0005] 根據本公開的一方面，提供一種用于測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平面（X，y)，坐標原點與橫截面的圓心重合，并分別在X軸 和y軸與剛性管的交點處、與X軸與y軸對稱鄰接地布置一對應變計，其中布置在X軸處的 應變計和布置在y軸處的應變計分別構成兩組惠斯通電橋；檢測兩組惠斯通電橋的輸出電 壓；以及至少根據所檢測的輸出電壓獲得徑向力。
[0006] 在一個實施例中，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] 在一個實施例中，徑向力的大小可以與安裝有應變計的截面與所受徑向力的位置 在軸向上的距離成反比。
[0008] 在一個實施例中，所受徑向力的大小可以與剛性管的外徑成反比。
[0009] 在一個實施例中，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] 在一個實施例中，所受徑向力的大小可以與應變計的靈敏系數成反比。
[0011] 在一個實施例中，所受徑向力的大小可以與剛性管的彈性模量成正比。
[0012] 在一個實施例中，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] 在一個實施例中，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] 在一個實施例中，可以
來計算所受徑向 力的大小，其中|f|表示徑向力的大小，b表示安裝有應變計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表示應變計的靈敏系 數，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] 根據本公開的用于測量剛性管的徑向力的方法能夠實現對例如飛機供油管所受 徑向力的測量，克服常規測量方法無法測量徑向力的不足，且設計簡單，有效，能夠準確測 量管路的徑向力的大小和方向。
【附圖說明】
[0016] 圖1是根據本公開的剛性管徑向力測量方法的應變計貼片位置的示意圖。
[0017] 圖2和圖3是根據本公開的剛性管徑向力測量方法的供油管受力分析示意圖。
[0018] 圖4是根據本公開的剛性管徑向力測量方法的應變計組成的橋路示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合說明書附圖對本公開作進一步詳細描述，請參考圖1至圖4。
[0020] 如圖1至圖4所示，以飛機供油管的徑向力測量為例，根據本公開的剛性管徑向力 測量方法，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，在供油管外壁側面A、B、C、 D 4個方位分別粘貼應變計Rl與R4、R1'與R4'、R2與R3、R2'與R3'，如圖1所示。
[0022] 換言之，假設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)上建立坐標平面（x，y)，坐標原點與截面的圓心重合，則可以分別在X軸和 y軸與供油管的交點處（圖1的A、B、C、D處）、與X軸與y軸對稱鄰接地布置一對應變計。 例如，應變計Rl與R4在點A處相對X軸對稱地布置、應變計R1'與R4'在點B處相對y軸 對稱地布置、應變計R2與R3在點C處相對X軸對稱地布置，以及應變計R2'與R3'在點D 處相對y軸對稱地布置。
[0023] 這里，布置在X軸處的應變計和布置在y軸處的應變計能夠分別構成兩組惠斯通 電橋。根據本公開的徑向力測量方法，接下來可以檢測兩組惠斯通電橋的輸出電壓，然后至 少根據所檢測的輸出電壓獲得徑向力。
[0024] 例如，在一個實施例中，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，在一個實施例中，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] 除與所檢測的輸出電壓有關之外，在不同的實施例中，還可以根據以下內容中一 個或多個來確定徑向力的大小，例如但不限于：
[0027] 所受徑向力的大小可以與安裝有應變計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變計的靈敏系數成反比；
[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] 下面繼續根據圖2和圖3的受力分析以及圖4中的惠斯通電橋原理圖來說明根據 所檢測的兩組惠斯通電橋的輸出電壓獲得徑向力的原理。
[0034] 首先，當供油管頭受任意徑向力F時，根據材料力學相關知識可知：
1圖2、圖3所示。
[0035] 式中：
[0036] σ :表示當管結構的E-E截面在受到彎矩M時，與相應中性層Z距離為e的某處的 應力；
[0037] M :表示管結構的E-E截面所受到的彎矩，F*b (b為作用于管結構的徑向力到截面 E-E的距離）；
[0038] e :表示管結構的E-E截面上某處與相應中性層Z的距離；
[0039] Iz :表示管結構的E-E截面的慣性矩，π (D4-d4)/64,僅同結構有關；
[0040] 依次求供油管的A、B、C、D各處的應力為：
[0041 ] σ A = _