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Dynamomètre.
L'invention concerne un dynamomètre comprenant un élément de compression sur lequel sont disposés des éléments de mesure, en particulier des jauges de contrainte, dont la puissance de sor- tie représente une mesure de la déformation de l'élément de com- pression à l'endroit où se trouvent les éléments de mesure, qui sont connectés en un montage en pont.
On connaît déjà des appareils de ce genre dans lesquels l'élément de compression est sollicité,à la flexion. De ce fait naissent, dans l'élément de compression, des moments M dont la grandeur est le produit de la force à mesurer K par la distance 1 entre le point d'application de la force K et l'endroit où le moment est mesuré, de sorte que M = K.l. Du fai t de la flexion, l'élément de compression présente, en coupe transversale, un côté
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sollicité par des efforts de compression et, en opposition, un cote sollicité par des efforts de traction.
Si l'on dépose les éléments . de mesure en des endroits opposés, de part et d'autre d'un axe de flexion imaginaire, les influences de la non-linéarité de l'élas- ticité du matériau de l'élément de compression et de la non- linéarité des éléments de mesure sont compensées dans une mesure importante.
Ces dispositifs ont pour inconvénient que l'endroit du point d'application de la force à l'élément de compression inter- vient dans le résultat de la mesure; de ce fait, on ne peut tirer la force à mesurer K du moment M que si l'on connait la distance 1.
Dans la pratique, ceci n'est pas souhaitable lorsqu'il s'agit, par .exemple, de peser des charges alors que la position de la charge dans l'appareil de pesée, c'est-à-dire le point d'application de la force K ne sont pas connus de façon précise. Le but de la pré- sente invention est d'éviter cet inconvénient au moyen d'un Appareil simple.
Suivant l'invention, les points d'application des forces se trouvent sur une seule ligne, l'élément de compression se compo- sant de branches se trouvant entre ces points d'application et s'étendant de part et d'autre de la ligne précitée, et les éléments de mesure pour la détermination des moments étant disposés par paires en des endroits de l'élément de compression qui se trouvent de part et d'autre de cette ligne et où. naissent des moments de signes contraires.
L'invention est expliquée à l'aide des dessins ci-annexés dans lesquels : les Figs. 1 à 4 représentent des barres encastrées pour l'exposé du principe de l'invention, et les Figs. 5, 6, 7 et 8 illustrent des exemples d'exécu- tion.
Si une force à mesurer est appliquée en un point d'une barre encastrée à l'une de ses extrémités (voir Fig. 1), il appa- rait., en chaque point de la barre, un moment de réaction dont la
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grandeur est le produit de cette force par la longueur comprise entre le point d'application de celle-ci et le point choisi de la barre. La fig.2 représente le vecteur des moments, qui indique pour chaque point de la barre, la grandeur du moment de réaction.
Au point d'encastrement de la barre, ce moment M = K.1, K désignant la force et 1, la longueur de la barre comprise entre le point d'application de la force et le point d'encastrement.
Si la force K est appliquée au côte supérieur, de la barre, celui-ci, entre le point d'application de la force et le point de serrage, est sollicité à la traction, tandis que le côté inférieur de la barre, entre ces mêmes points, est sollicité à la compression. Si l'on mesure le moment en deux points de la barre précitée, par exemple aux points A et B, on a, au point A; MA =K.11 et au point B: MB= K.12.
L'invention utilise la mesure de la différence de ces moments :MB-MA=K(12-11)=k.¯1. Les points A et B étant fixes, le résultat est indépendant du point d'application de la force K, compris entre l'extrémité libre et le point A, la valeur de ¯1 étant constante. Pour tirer la force K du résultat de la mesure, on divise ce dernier par le facteur ¯1 Ce système évite l'inconvénient précité des appareils connus. Cependant, en mesurant la différence entre les moments, on n'obtient qu'un faible signal de mesure, de sorte que la mesure peut manquer de précision. De plus, le point d'encastrement est fortement sollicité, ce qui entraine la nécessité d'une forte construction.
L'appareil conforme à l'invention est construit de telle façon qu'il n'apparaisse pas de différence mais une somme de moments dans la mesure, ce qui assure un signal de mesure plus fort.
Une première solution est illustrée par la fig. 3. La force s'applique ici à la face supérieure d'une barre encastrée de l'une ' de ses extrémités; elle est transmise dans la barre par une branche qui, comme le montre le dessin, comporte un coude s'étendant vers la gauche. De ce fait, à gauche d'une ligne verticale passant par le point d'application de la force, la barre comprend une partie dont la face supérieure est sollicitée à la compression et dont
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la face intérieure est sollicitée à la traction, tandis que la par- tie de droite de la barre est, comme précédemment, sollicitée à la traction à sa face supérieure et à la compression à sa face infériez re.
Les couples ainsi obtenus sont dits respectivement négatif et positif, comme l'indique la Fig. 4,, qui représente le vecteur des moments m de la barre.
On mesure alors les moments en deux points A et B de la barre situas de part et d'autre de la ligne verticale précitée. On relève au point A, un moment négatif -Ma et au point B, un mo- ment positif MB. La différence de ces moments est déterminée dans le pont, ce qui donne :
EMI4.1
'4B - (MA) =MB+!=Kll+Kl2=kdl.
Ici encore, le moment mesuré est donc indépendant du point d'appli-, cation de la force K à la partie supérieure de la barre, la valeur .de 4 1 étant constante. L'inconvénient de ce système réside en ce que, dans le cas de fortes charges, il apparaît un moment élevé au point d'encastrement, ce qui pose de sévères exigences. C'est pour- quoi, dans un dispositif conforme à l'invention, on prévoit encore, à droite de la ligne verticale passant par le point d'application de la force, une branche qui, dans ce cas, est constituée par un coude s'étendant vers la droite, de façon que, immédiatement en des, sous du point d'application de la force, il existe un point d'ap- pui qui fournisse la réaction. Ceci est représenté à la Fig. 5.
Les moments qui sont mesurés au point A et B de la barre sont les mêmes que ceux qui ont déjà été Indiqués plus haut avec référence aux Figs. 3 et 4. ;
La Fig. 5 représente un mode d'exécution conforme à l'in- vention. Aux points A et B, et aux cotés supérieur et inférieur de la barre, on dispose des éléments de mesure 21 à 24, par exemple des jauges de contrainte, qui sont connectées, de façon connue, en un montage en pont (Fig. 5a). Au lieu de jauges ohmiques, on peut également prévoir des éléments de mesure répondant par exemple à des variations de capacité.
On peut imaginer d'autres variantes, dans lesquelles les points d'application des forces se trouveront toujours sur une seule ligne, des moments de signes contraires pou-
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vant être mesurés aux branches de la structure, de part et d'autre de la ligne passant par.les points d'application. La Fig. 6 repré- sente. un autre mode d'exécution. Ici, la force à mesurer est appli- quée par l'intermédiaire d'un pont aux points 33 et 34, les points 31 et 32 constituant des points d'appui* On mesure les moments aux ,points A et B, de part et d'autre de la ligne passant par les points' 31, 32, 33 et 34, au moyen de jauges de contrainte ou autres élé- ments de mesure disposés au côte supérieur et au côte inférieur de la barre.
La Fig.7 représente un mode d'exécution dans lequel, grâ- ce à une construction spéciale, la hauteur du dispositif est réduite par rapport à celle du dispositif représenté à la fig. 5. Ceci est surtout avantageux lorsqu'il s'agit de mesurer de grandes forces, car la hauteur de la construction n'est pas rendue excessive par l'épaisseur des branches de l'élément de compression.
La Fig, 7a représente une vue de dessus et la Fige 7b, une vue de côté, partie en coupe, de cette forme d'exécution.
1 désigne ici un élément de compression plat, en acier, qui peut être de forme cylindrique et qui présente, dans le sens axial, deux ouvertures 2 et 3, disposées symétriquement. Ces ouvertures sont reliées l'une à l'autre par une étroite fente d'air 7, faisant un angle de 45 par exemple avec les plans supérieur et inférieur* La force K agit suivant un axe traversant l'élément de compression.
Ce dernier est sollicité à la flexion, les moments de flexion maxi- ma se présentant dans la section comprise entre l'une des ouvertures 2 et 3 et les bords de l'élément de compression, qui sont de préfé- rence aplatis de façon que leur moment de résistance soit constant.
En cet endroit, la face supérieure et la face inférieure de l'élé- ment de compression sont équipées de jauges de contrainte 4 et 5, insérées, de faon connue, dans un montage en pont, de façon que la tension électrique soit proportionnelle à la force de pression K.
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Selon la fige 7b, la force appliquée K sollicite les jauges de contrainte 4' à la traction et les jaugea de contrainte
5' à la compression, tandis que, inversement, les jauges de con- trainte 4'' sont sollicitées à la compression, et les jauges de contrainte 5'', à la traction. De même que dans les exemples d'exécution décrits plus haut;' ici encore, les moments mesurés s'additionnent et l'endroit où se situe le point d'application de la -force K n'a aucune influence sur le résultat de la mesure.
Dans le dispositif représenté à'la fig. 8, il est prévu ' deux fentes 9 et 10, qui font également un angle d'environ
45 avec les plans inférieur et supérieur de l'élément de compres- sion. Elles se trouvent dans un même plan. La force mesurée est répartie, par des étriers non représentés, entre les points .. d'application 11 et 12, dont chacun reçoit donc une partie de cette force. L'élément de compression est ici encore sollicité à la flexion, les moments de flexion maxima naissant dans des sections situées aux extrémités de la partie médiane comprise entre les ouvertures.
En cet endroit sont fixées les jauges de contrainte
13 et 14. Il est avantageux de prévoir deux jauges de contrainte à chacun des cotés supérieur et inférieur, ces jauges de contrainte étant placées dans les quatre bras du montage en pont...
Les deux fentes peuvent également se trouver dans des plans se coupant à un angle d'environ 900, Dans ce cas, l'élément 1 sera sollicité à la torsion, le moment de torsion maximum se situant, au milieu de la distance séparant les deux ouvertures. Les jauges de contrainte sont fixées dans la section médiane, à des angles de
45 par rapport aux plans supérieur et inférieur,