Neste artigo, você aprenderá como o coeficiente de dilatação do alumínio pode ser determinado usando strain gauges "incompatíveis".
Quando há uma mudança de temperatura, cada quarto de ponte do strain gauge registra um sinal de medição, a "deformação aparente". A deformação aparente de um ponto de medição do strain gauge exposto a uma diferença de temperatura Δϑ pode ser descrita da seguinte forma:
O seguinte se aplica aqui:
ε s Deformação aparente do strain gauge
αr Coeficiente de temperatura da resistência elétrica
α b Coeficiente de dilatação do objeto de medição
α m coeficiente de dilatação do material da grade de medição
k fator K do strain gauge
Δ Diferença de temperatura que desencadeia a deformação aparente
Em todas as embalagens de strain gauge, a HBM mostra a deformação aparente em função da temperatura em um gráfico e também como um polinômio. Certamente, esses dados sempre fornecem resultados úteis se o coeficiente térmico de expansão linear do material a ser testado corresponder aos dados no pacote de strain gauge.
Aplica-se o seguinte:
Mas a deformação aparente também pode ser usada perfeitamente para fins de medição, se for necessário determinar o coeficiente de dilatação térmica αm. Nesta situação, a seguinte fórmula pode ser usada:
Transposto, isso produz:
εa Deformação indicada no amplificador
εm A deformação desencadeada pela carga mecânica
αDMS Coeficiente térmico de expansão linear conforme o pacote de strain gauge
Em um teste prático, quatro strain gauges HBM do tipo LG11-6/350, adaptados ao aço (α = 10,8 10-6/K), foram instalados em uma peça de alumínio. Um circuito de quatro fios foi usado para eliminar as influências dos cabos. De acordo com os dados fornecidos pelo fabricante para o material, α = 23,00 * 10-6/K para T = 0 a 100 °C.
| ϑ (°C) | εa(*10-6) | εs(*10-6) | εa-εs(*10-6) | αb(*10-6)/K |
| -10 | -396,9 | -38,0 | -358,9 | |
| 0 | -254,4 | -16,9 | -237,5 | 22,9 |
| 10 | -122,5 | -5.0 | -117,5 | 22,8 |
| 20 | 0 | -1,1 | 1.1 | 22,7 |
| 30 | 118,8 | -3,9 | 122,7 | 23,0 |
| 40 | 232,4 | -12,2 | 244,6 | 23,0 |
| 50 | 344.3 | -24,8 | 369.1 | 23,2 |
| 60 | 453,3 | -40,3 | 493.6 | 23,3 |
| 70 | 562.1 | -57,7 | 619.8 | 23,4 |
| 80 | 671,6 | -75,6 | 747,2 | 23,5 |
| 90 | 781,8 | -92,7 | 874,5 | 23,5 |
| 100 | 894.1 | -107,9 | 1002.0 | 23,5 |
| 110 | 1010,5 | -119,9 | 1130,3 | 23,6 |
| 120 | 1132.3 | -127,4 | 1259,8 | 23,7 |
Aba. 1 Resultados da medição para um strain gauge adaptado para aço ferrítico, instalado em alumínio
Se você calcular αm para o intervalo especificado, obtém 23,19 * 10-6/K, o que corresponde a um desvio do valor teórico de 0,19 * 10-6/K (0,84%).
Para executar o experimento, primeiro é necessário instalar vários strain gauge no objeto sob investigação (para obter confiabilidade experimental). A amostra deve estar plana na direção da grade de medição.
No próximo passo, as deformações são determinadas de acordo com a temperatura. Cuidados devem ser tomados para garantir que o equilíbrio térmico seja estabelecido.
O primeiro εa-εs é calculado. Para determinar o coeficiente térmico de expansão linear, subtraia os dois valores calculados (εa-εs) um do outro e divida-o pelo intervalo de temperatura correspondente. O coeficiente de expansão térmica α DMS, conforme os dados do pacote, deve ser adicionado a isso.
Exemplo: No intervalo de 20 a 40 graus, o coeficiente de coeficiente de dilatação é calculado da seguinte forma (usando o cálculo mostrado na Fórmula 4):
Durante essa medição, a fluência do strain gauge é um efeito indesejável. Portanto, no interesse da máxima precisão, é aconselhável usar os strain gauges HBM da série K, que possuem três ajustes diferentes de fluência como padrão e, destes, usar o strain gauge com o maior comprimento do loop final.
Além disso, quando as temperaturas de medição estão acima de 60 °C, é aconselhável usar adesivos de cura a quente para a instalação.
Nota: Sujeito a modificações. Todas as descrições de produtos são apenas para informação geral. Elas não devem ser entendidas como garantia de qualidade ou durabilidade.
