专利名称：应变倍增器的制作方法
技术领域：
本实用新 型涉及一种应变倍增器，具体地，涉及一种弓形位移集中型应变倍增器。
背景技术：
应变倍增器是在不影响被测试件应变的条件下，通过变形传递使倍增器上某部位机械应变大于被测试件应变。应变倍增器通常作为用于疲劳监测的疲劳寿命计的配套元件。疲劳寿命计是一种疲劳损伤传感元件，它通过电阻变化量的自动累积来记录所粘贴处的交变应变历程，适用于结构长期疲劳损伤监测。目前，疲劳寿命计主要用于航空航天结构疲劳损伤监测，如航材30CrMnSi等。由于疲劳寿命计的应变门槛值为1000 μ ε，因此当应变幅值低于这一门槛值时，疲劳寿命计不会产生电阻累积效应，这大大地限制了其在其它工程的应用，如工程中常用钢材A3钢，当其应力幅值达到疲劳极限时，其应变幅值仍然低于疲劳寿命计门槛值，因此必须借助于应变倍增器，使疲劳寿命计感受到的应变大十疲劳寿命计门槛值，才能完成对该结构材料的疲劳监测。弓形位移集中型应变倍增器是一种现有的应变倍增器，如图1所示，该种应变倍增器通常包括弓形结构1、弹性体4、两个水平支臂2和两个安装脚3，弓形结构1包括两个侧部11和将该两个侧部11的一端相连接的连接部12，两个水平支臂2的一端分别设置在弓形结构1的两个侧部11上，两个安装脚3分别设置在两个水平支臂2的另一端的下方， 弹性体4设置在两个侧部11之间以使得弓形结构1处于预压力状态。使用时，通过安装脚 3将应变倍增器安装到待测位置上，在弹性体4上安装应变片。由于水平支臂2的刚度较大，弓形结构1的刚度较小，弓形结构1弯曲变形比水平支臂2的轴向变形大得多，通过水平支臂2将两端的安装脚3之间的位移集中于弓形结构1开口处(即弓形结构1的两个侧部11之间)，使得开口处的橡胶弹性体4上的应变放大。从而通过安装在弹性体4上的应变片可以测量该弹性体4的应变值(即被应变倍增器放大后的应变值)。如图1所示，在现有的应变倍增器中，支臂2的一端与弓形结构1的侧部11之间存在凹槽5。本申请的发明人发现，该凹槽5的存在容易产生应力集中，从而使得应变倍增器容易损坏，影响应变倍增器的寿命。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种应变倍增器，该应变倍增器不易损坏，从而寿命较长。为了实现上述目的，本实用新型提供一种应变倍增器，该应变倍增器包括弓形结构、弹性体、两个水平支臂和两个安装脚，所述弓形结构包括两个侧部和将该两个侧部的一端相连接的连接部，所述两个水平支臂的一端分别设置在所述弓形结构的两个侧部上，所述两个安装脚分别设置在所述两个水平支臂的下方，所述弹性体设置在所述两个侧部之间以使得所述弓形结构处于预压力状态，其中，所述水平支臂的所述一端的整个端面与所述侧部接触。[0007]优选地，所述安装脚的高度与所述弓形结构的高度的比值为1/5至1/7。通过上述技术方案，支臂与弓形结构的侧部之间不存在如图1所示的凹槽，从而在支臂与弓形结构之间不容易产生应力集中，可以延长应变倍增器的寿命。本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中图1是现有的应力倍增器的结构示意图；图2是根据本实用新型的优选实施方式的应力倍增器的结构示意图。附图标记说明1 弓形结构2 支臂3 安装脚4 弹性体11侧部12连接部5 凹槽
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指应变倍增器在如图2所示状态下的方位。例如如图2所示，安装脚3位于弓形结构1 的下方。当然，应变倍增器也可以以其他方位安装。根据本实用新型的一种实施方式提供了一种应变倍增器，该应变倍增器包括弓形结构1、弹性体4、两个支臂2和两个安装脚3，所述弓形结构1包括两个侧部11和将该两个侧部11的一端相连接的连接部12，所述两个支臂2的一端分别设置在所述弓形结构1的两个侧部11上，所述两个安装脚3分别设置在所述两个支臂2的下方，所述弹性体4设置在所述两个侧部11之间以使得所述弓形结构1处于预压力状态，其中，所述支臂2的拉伸刚度与所述弓形结构1的抗弯刚度的比值为35至45。本申请的发明人发现，要保证应变倍增器的放大倍数，使两个安装脚3之间的位移尽可能地集中到中间的弓形结构1的开口处，希望支臂2的刚度较大而弓形结构1刚度较小；而为了使弓形结构1的开口处的橡胶弹性体4处于良好的受压状态，又需要弓形结构 1有较大的刚度。因而需综合考虑，选择合适的刚度。本领域所公知的是，支臂2的刚度通常用拉伸刚度来衡量，而弓形结构1的刚度则通常通过抗弯刚度来衡量。通过上述技术方案，发明人通过对支臂2和弓形结构1的刚度进行优化，将支臂2的拉伸刚度与弓形结构1 的抗弯刚度的比值设计为35至45 (数值之比)，从而能够既保证应变倍增器的放大倍数， 又能够使弓形结构1的开口处的橡胶弹性体4处于良好的受压状态。例如，所述弓形结构 1的抗弯刚度可以为1. 05X IO4N · m2，所述支臂2的拉伸刚度可以为4. 2X105N。应力倍增器的弓形结构1、支臂2和安装脚3可以一体形成，例如可以由16Mnq钢一体形成。在使用时，通常需要将应变片安装(例如粘贴)在弹性体4的底部，从而需要将导线与弹性体4底部 的应变片连接。优选地，如图2所示，所述安装脚3的高度a为5mm至 9mm，例如6mm。从而便于导线与弹性体4底部的应变片连接。更优选地，所述安装脚3的高度a与所述弓形结构1的高度h的比值为1/5至1/7，例如1/5，从而进一步便于导线与弹性体4底部的应变片连接。应变倍增器的支臂2通常水平地延伸。如图1所示，在现有的应变倍增器中，支臂 2的一端与弓形结构1的侧部11之间存在凹槽5。本申请的发明人发现，该凹槽5的存在容易产生应力集中，从而使得应变倍增器容易损坏，影响应变倍增器的寿命。因此优选地， 如图2所示，所述支臂2的所述一端的整个端面与所述侧部11接触，即支臂2与弓形结构 1的侧部11之间不存在如图1所示的凹槽5，从而在支臂2与弓形结构1之间不容易产生应力集中，可以延长应变倍增器的寿命。本申请的发明人发现，需要合理地选择弓形结构1的两个侧部11之间的间距b和弹性体4的厚度w，以保证在使用过程中弹性体4处于预压力状态，而又不超出弓形结构1 的弹性范围。因此优选地，如图2所示，弓形结构1的两个侧部11之间的间距b与弹性体 4的厚度w的比值为0. 94至0. 98。从而能够保证在使用过程中弹性体4处于预压力状态， 而又不超出弓形结构1的弹性范围。例如所述间距b为5mm，弹性体4的厚度w为5. 1mm。 当然，弓形结构1的两个侧部11之间的间距b和弹性体4的厚度w都是指在自然状态下测得，即，在弓形结构1和弹性体4没有相互安装，并且都没有受到外界作用力的状态下所测得的尺寸。所述弹性体4可以由各种适当的弹性材料制成，例如由各种橡胶(例如乙烯基硅橡胶)制成。以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
权利要求1.一种应变倍增器，该应变倍增器包括弓形结构(1)、弹性体(4)、两个水平支臂(2)和两个安装脚(3)，所述弓形结构(1)包括两个侧部(11)和将该两个侧部(11)的一端相连接的连接部(12)，所述两个水平支臂(2)的一端分别设置在所述弓形结构(1)的两个侧部 (11)上，所述两个安装脚(3)分别设置在所述两个水平支臂(2)的下方，所述弹性体(4)设置在所述两个侧部(11)之间以使得所述弓形结构(1)处于预压力状态，其特征在于，所述水平支臂(2)的所述一端的整个端面与所述侧部(11)接触。
2.根据权利要求1所述的应变倍增器，其特征在于，所述安装脚(3)的高度(a)与所述弓形结构⑴的高度(h)的比值为1/5至1/7。
专利摘要本实用新型公开了一种应变倍增器，包括弓形结构(1)、弹性体(4)、两个水平支臂(2)和两个安装脚(3)，所述弓形结构(1)包括两个侧部(11)和将该两个侧部(11)的一端相连接的连接部(12)，所述两个水平支臂(2)的一端分别设置在所述弓形结构(1)的两个侧部(11)上，所述两个安装脚(3)分别设置在所述两个水平支臂(2)的下方，所述弹性体(4)设置在所述两个侧部(11)之间以使得所述弓形结构(1)处于预压力状态，其中，所述水平支臂(2)的所述一端的整个端面与所述侧部(11)接触。通过上述技术方案，支臂与弓形结构的侧部之间不存在凹槽，从而在支臂与弓形结构之间不容易产生应力集中，可以延长应变倍增器的寿命。
文档编号G01B7/16GK201983756SQ201120109648
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者任伟新, 戴恩斌, 李晓建, 李桂保, 贾晋中 申请人:中南大学, 中国神华能源股份有限公司, 朔黄铁路发展有限责任公司