SE506383C2 - Anordning för mätning av skjuvning i kärnan hos en sandwichkonstruktion - Google Patents

Description

506 383 10 15 20 25 30 35 2 över pluggen. Det är svårt att i förväg veta riktningen på plan med uppträdande maximal skjuvspänning, så att pluggama får en infästning med en tillförlitlig inriktning av trådtöjningsgivaren. Användningen kräver en kostsam kalibrering och ger dålig noggrannhet. För vissa kämmaterial, t ex "honeycomb" kan den inte alls användas.

Redogörelse för uggfinningen Tekniskt problem Syftet med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för mätning av skjuvning i kärnan hos sandwichkonstruktioner utan ovannämnda nackdelar. Anordningen skall kunna användas utan omfattande förarbete. Pålitliga mätningar skall kunna göras oberoende av inriktningen hos anordningens infästning vid provningsföremålet.

Lösningen Detta syfte uppnås genom att anordningen givits de kännetecken som framgår av efterföljande patentkrav. Enligt uppfinningen föreslås en anordning innefattande ett avkänningsorgan som är inrättat att vara infört i en hålighet i käman genom en mynning i sandwichkonstruktionen yta och anligga mot åtminstone någon del av den väggyta som begränsar håligheten. Dessutom innefattar anordningen ett don för mätning av vinkeln mellan avkänningsorganet och ett referensplan hos föremålet eller förändringen av denna vinkel. Medelst mätningen kan ett mått erhållas på skjuvbelastningen i materialet gränsande till håligheten. lfig 1 visas för illustration ett kämskikt från en sandwichpanel 1 med ett längdsnitt utmärkt. Panelen antas bestå av ett antal vid varandra fästade delskikt 2 av samma material och tjocklek. Genom denna panel och således alla delskikten, äri längdsnittet ett cylindriskt hål 3 borrat företrädesvis vinkelrätt mot panelens utbredningsriktningar. I hålet är ett avkänningsorgan 4 infört. Organet är utfört som ett cylindriskt spröt med samma diameter som det borrade hålet och med sådan längd att det sträcker sig upp ett stycke ovanför panelens ovansida 5.

När materialet utsätts för skjuvning av attt ex panelens understa skikt påverkas av en med skiktet parallell kraft 6 som antas vara riktad i panelens längdriktning åt vänster i figuren medan det översta skiktet kvarhålls i läge, förskjuts mittplanet hos varje skikt ett lika stort avstånd åt vänster i förhållande till det närmast ovanförliggande skiktet. Eftersom hålet i varje delskikt förskjuts tillsammans med 10 15 20 25 30 35 506 383 delskiktet, kommer sprötet att följa delskiktens rörelser och därigenom att vridas en vinkel 7 som i det ideala fallet är lika stor som den åstadkomna skjuvningens skjuwinkel och proportionell mot skjuvbelastningen. På det översta delskiktets överyta, dvs panelens ovansida 5, som här används som ett referensplan, är ett don 8 för mätning av vinkelförändringar hos sprötet fästat med symmetriplanet i ett plan gemensamt med längdsnittet. Donet kan verka enligt någon mekanisk, optisk eller elektrisk princip. l det senare fallet kan det innefatta två elektriskt drivna givare 9 av känt utförande för beröringfri mätning på två olika höjder av avståndet från givama till sprötet 4. Medelst mätningar med dessa givare och kunskap om det vertikala avståndet mellan givarna, kan vinkeln 7 och därigenom skjuvbelastningen beräknas. Om ytterligare minst ett mätdon 10 används placerat i annan riktning än i panelens Iängdriktning, kan man förutom mäta en vinkeländring i godtycklig riktning, även beräkna denna riktning med hjälp av förhållandet mellan de båda givamas signaler.

Vid andra former på mätföremålet kan andra referensplan användas. Dessa behöver inte vara på föremålets ytteryta. Den kan t ex gå genom tre punkter nedsänkta i det material vars skjuvning skall mätas. Avkänningsorganets, liksom hålighetens form, är inte begränsad till den i exemplet ovan. Om organet är lagrat för vridning it ex en med mätdonet förbunden inrättning, skulle organet behöva kontakt med hålighetens begränsningsyta bara i en enda punkt. Kontakten kan då upprätthållas med en fjädringanordning på avkänningsorganet. En sådan fiädringskraft är ändamålsenlig även för att ta upp glapp för bättre noggrannhet.

Fördelar Med uppfinningen erhålls en billig och lätt användbar anordning som utan något större förarbete lämnar goda värden på skjuvning i käman hos en sandwichkonstruktion och skjuvningens riktning. Hålet för sprötet och ev små fästskruvar för anordningen är mycket mindre än de hål som normalt görs i skrovet för kabelgenomföringar, skruvar för infästningar av olika slags tillbehör o d. Mycket mindre åverkan på provobjekten görs därför vid dessa mätningar än vid mätningar enligt känd teknik. Genom att mätinstrumentet inte är förseglat i provobjektet, är det lätt åtkomligt för skötsel och kontroll. vilket har betydelse vid långtidsmätningar då pluggamas mätnoggrannhet kan reduceras. Dessutom medför detta att anordningen är återanvändbar, vilket minskar mätkostnadema. 506 383 10 15 20 25 30 35 Figurbeskrivning Ett föredraget utförande skall närmare beskrivas med hänvisning till fig 2.

Fig 1 visar anordningen i princip tillsammans med en skivforrnig panel av kämmaterial Fig 2 visar i en planvy ett föredraget utförande av uppfinningen för mätning av skjuvning i käman hos ett plastbåtskrov i sandwichkonstruktion.

Foredraget utförande l det föredragna utförandet används en förenklad anordning enligt uppfinningen.

Anordningen kan användas endast för föremål med stela täckskikt såsom bàtskrov av sandwichkonstruktion. Genom att låta avkänningsorganet, sprötet, vara lagrat i ett av täckskikten. kan mätdonen, som båda är fästade vid samma täckskikt göras med bara en givare var. Härigenom blir kostnaden för givarna och den tillhörande elektronikenheten ca hälften så stor som i ovanstående exempel.

Ett avsnitt från bottnen hos båtskrovet betecknas med 11 ifig 2. Avsnittet utgörs av en sandwichkonstruktion bestående av ett inre täckskikt 12 av en styv armerad plast, ett kämskikt 13 av en expanderad plast samt ett yttre täckskikt 14 av samma slag som det inre täckskiktet. Ett cylindriskt styrhål med diametem 3-4 mm är borrat genom det inre tåckskiktet och kämskiktet. De härigenom uppkomna genomgående hålen i det inre täckskiktet och kämskiktet betecknas med 15 och 16.

Mätanordningen 17 har som huvuddelar ett avkänningsorgan innefattande ett spröt 18 och en anordning för sprötets lägesbestämning 22, ett fundament 19 samt ett eller, som visat ifiguren, två måttgivande don 20, 21. Sprötet 18 består av en cylindrisk metallstav med en diameter som motsvarar styrhålets och med en sådan längd att den kan skjutas in i styrhålet 15,16 ända ned till det yttre täckskiktet 14 och sticka upp från det inre täckskiktet en sträcka som bestäms av behoven för mätanordningens funktion. Om t ex "honeycomb" används som distansmaterial, måste sprötets nedre ände fästas, förslagsvis medelst ett elastiskt lim, en expanderande plugg som körs ned till hålets botten och som sprötet fästes i eller genom att hålet borras även genom det andra täckskiktet.

De måttgivande donen innefattar var sin beröringsfri avtåndsgivare 23 (den bortre givaren är dold i figuren). Lägesbestämningsanordningen är en på sprötets uppstickande del fästad kubformad anordning 22 för förbättring av 10 15 20 25 30 35 506 383' 5 avståndsgivamas funktion. Den har ett cylíndriskt hål i vilket sprötet är inskjutet och en klämskruv 24 för dess fastsättning på sprötet.

Fundamentet 19 består av en stabil fästplatta 25 av metall, på vars översida de måttgivande donen är fästade, och en rund basplatta 26 av kraftig plåt. Basplattan är försedd med ett centralt hål 27 och tre i plåten nedpressade fötter 28 med lika delning på en cirkel koncentrisk medbasplattan. Fästplattan har ett hål 29 genom vilket i likhet med basplattans hål 27, staven kan sträcka sig och röra sig fritt.

Basplattan är fästad på bàtskrovets inre täckskikt medels tre koniskt gängade fästskmvar i de med hål försedda föttema. Endast en av dessa skruvar 30 visas i figuren. Fästplattan är sidlänges inställbart fästad ovanpå basplattan medelst tre i denna ingängade ställskmvar, varav endast en ställskruv 31 visas.

Från de måttgivande donen 20 och 21 är ledningar dragna till elektronikenheten 32 som är anordnad att styra mätningen, omvandla inkommande signaler till vinkelstorheter och presentera dessa storheter.

Anordningens användning När man borrat hålet genom det inre täckskiktet och kärnskiktet, gradas kanten på täckskiktets hål 15 så att detta kan verka som vridlagring för det i hålet införda sprötet. Den runda basplattan 26 fästes med föttema 28 på täckskiktet medelst fästskruvama 30 koncentriskt med sprötet. varefter fästplattan 25 med de måttgivande donen monteras på basplattan och lägesbestärnningsanordningen 22 träs på sprötet. Styrenheten sätts igång, varefter man medelst från denna erhållna värden justerar fästplattan i sidled och lägesbestämningsanordningen på sprötet i höjd och rotationsled så att dessa erhåller riktiga begynnelselägen innan mätningen påbörjas. instrumentet kan kalibreras t ex genom att en hylsa med känd utformning träs med styming över lägesbestämningsanordningen.

I de tre fötternas kontaktpunkter med täckskiktet kan man föreställa sig det referensplan som används vid mätningen. Ett referensplan som är gynnsamt för mätnoggrannheten även om strukturen utsätts för böjning erhålls om dessa kontaktpunkter är på huvudsakligen samma avstånd från sprötet och instrumentet är placerat t ex med två fötteri ett plan parallellt med böjningsplanet. För att inte en olinjär skjuvning av käman skall leda till böjning av sprötet och därav följande mätfel, har sprötet ett avsnitt 33 med reducerad diameter i höjd med kärnans mittdel. 506 383 10 6 Om anordningen är försedd med endast ett måttgivande don, får detta vridas kring en axel normal till nämnda referensplan och löpande genom hålighetens öppning till ett läge då maximalt utslag erhålls på skjuvningsvinkeln. Vridningen kan åstadkommas om t ex hålen i fästplattan 25 för fästskruvama 31 är cirkelbågsformade.

Vid ett fyrpunkts böjprov har anordningen givit goda resultat. Förhållandet mellan den använda beröringsfria avståndsmätarens utspänning och skjuvpåkänningen har varit linjärt. Härigenom kan noggranna mätningar göras utan omfattande kalibreringar.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 5 Û 6 38.3 Patentkrav

1. Anordning för mätning av skjuvning i käman hos en sandwichkonstruktion, kännetecknad av att anordningen innefattar ett avkänningsorgan (4, 18) och ett mätdon (8, 20, 32) att avkänningsorganet är anordnat att vara infört i en hålighet (16) i käman (13) genom en mynning (15) hos håligheten i sandwichkonstruktionen yta och att i åtminstone en punkt anligga mot hålighetens begränsningsyta och att mätdonet är inrättat att mäta en vinkel, eller en förändring av denna, mellan avkänningsorganet och ett tänkt referensplan definierat av åtminstone tre punkter hos sandwichkonstruktionen.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att håligheten innefattar en cylinderfonnad del och att avkänningsorganet innefattar ett cylinderformat stycke som är inrättat att med passning skjutas in i hålighetens cylinderformade del.

3. Anordning enligt krav2, kä n n etecknad av att håligheten är cylinderfonnad och att avkänningsorganet är i den del som sticker ned i håligheten cylinderformad med en diameter som motsvarar hålighetens utom vid en midja med reducerad diameter i höjd med kämans mittdel.

4. Anordning enligt åtminstone något av ovanstående krav, k ä n n et e c k n a d a v att mätdonet innefattar en givare (23) för mätning av ett avstånd till avkänningsorganet och att givaren är anordnad att placeras i ett plan i vilket avkänningsorganet utför sin rörelse vid en ändring av skjuvbelastningen.

5. Anordning enligt åtminstone något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen innefattar två givare (23) för mätning av avstånd till avkänningsorganet och att givama är placerade i skilda plan som innefattar en axel genom avkänningsorganet.

6. Anordning enligt åtminstone något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen innefattar två givare (9) anordnade för mätning av avstånd till avkänningsorganet på två olika höjder av detta.