ひずみとは

ひずみとは、材料の変形度合いを示す用語です。部品や構造物の素材には、次のような要因で引張/圧縮などの力が加わりひずみが生じます。

  • 加えられた外力の影響(機械ひずみ)
  • 加熱や冷却の影響(熱ひずみ)
  • 鋳造部品の不均一な冷却、鍛造、または溶接による残留応力(残留ひずみ)

 

ひずみ計測の目的

素材の負荷レベルを判断するためには一般的にひずみを計測します – 応力解析。機械負荷の絶対値および方向は、計測されたひずみや材料の既知の特性(弾性率およびポアソン比)から決定されます。これらの計算は、フックの法則 に基づきます。単純化すれば、フックの法則は弾性またはヤング率E [N/mm2 ] に基づき、ある材料のひずみ ε [m/m]と負荷 σ [N/mm2 ]の関係式で表せます。

 σ = ε⋅E

 

ひずみの計測方法

ひずみ計測について理解するには、最初に素材に対するひずみの影響を理解する必要があります。ひずみなしのサンプルは、ベース長l0 です。ひずみεが物体に印加されると、その長さが次の関係式により、Δl だけ変化します。

ひずみは、材料の初期長に対する長さの変化を表す寸法値です。長さの変化は通常非常に小さく、単位はSI単位系で表されます。ひずみに関しては、1メートルあたりのマイクロメータ(μm/m = 10-6 m/m = ppm)が一般的です。

ひずみを計測するために使用できるゲージとセンサには様々なタイプがあります。中でもひずみゲージは最も一般的です。HBMはひずみ計測用に電気式ひずみゲージ光ファイバ式ひずみセンサ の両方を提供しています。

ひずみ計測技術:電気式と光ファイバ式の違い

下記リンクをクリックすると、電気式ひずみゲージまたは光ファイバ式ひずみセンサによる計測方法の詳細(基本、設置手順、故障の回避、正しいひずみゲージの選択など)を参照できます。

 

電気式ひずみゲージによる計測

光ファイバ式ひずみセンサによる計測

ひずみ計測に最もよく使われるのは電気式ひずみゲージです。従来型ひずみゲージ、または箔ひずみゲージとして知られています。HBMは、60年以上にわたり優れた品質をもつ電気式ひずみゲージを提供しています。

光ファイバひずみセンサは、HBMが提供する重要なソリューションです。FBG(ファイバブラッググレーティング)技術による光学式センサで、高品質と長い実績で評価の高いHBM FiberSensingから提供されています。

ひずみゲージは、通常、応力解析 (ESA)耐久性試験、および センサ製造 に使用されます。                                               

光ファイバ式センサは通常、長距離伝送が必要な構造ヘルスモニタリング、また大ひずみや限界強度を評価するための材料試験に使用されます。

HBMの電気式ひずみゲージは非常に豊富な品揃えで、多様な計測アプリケーションに使用されています。2000種類以上の線形ひずみゲージとロゼットゲージがあります。

1本の光ファイバ上に、様々な種類のセンサ(異なる計測項目)を接続でき、複雑なセンシング網を構築できます。HBMが提供する光ファイバ式ひずみセンサは、購入後すぐに利用ができ、現場調整も可能なセンシングチェーンで、多種多様な素材からなる構造物や部品に、接着やスポット溶接、またはコンポジットとして提供できます。

両センサは別々に、また組み合わせてネットワークを構築し使用できます。


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