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應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)儀

一、           應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)儀的分類(lèi)

根據(jù)測(cè)量工件及數(shù)據(jù)的不同分為殘余應(yīng)力檢測(cè)儀和應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)儀、

殘余應(yīng)力檢測(cè)儀一般應(yīng)用于焊縫周?chē)?、鑄造件、鍛造件等不帶載件的某一點(diǎn)或一些點(diǎn)的殘余應(yīng)力測(cè)量，測(cè)量結(jié)果可以反映被測(cè)點(diǎn)的最大、最小主應(yīng)力（δ1，δ2）以及最大主應(yīng)力的角度θ，用戶(hù)可以根據(jù)此數(shù)據(jù)來(lái)分析判斷此工件的殘余應(yīng)力是否超過(guò)或達(dá)到其屈服極限，從而分析其加工工藝是否合理并想辦法消除；比如要測(cè)量焊縫及熱影響區(qū)的應(yīng)力或某軋輥端部的應(yīng)力（如果應(yīng)力過(guò)大，外部皮帶加載后，加載的力和殘余應(yīng)力疊加會(huì)使應(yīng)力集中處斷裂）就需要采用殘余應(yīng)力檢測(cè)儀。殘余應(yīng)力檢測(cè)儀一般采用應(yīng)變花為傳感器，如右圖一：       圖一

應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)儀一般應(yīng)用于帶載工件加載后某一點(diǎn)或一些點(diǎn)的受力情況，測(cè)量結(jié)果可以反映出被測(cè)點(diǎn)受外力或本身重力等影響后產(chǎn)生的應(yīng)力，用戶(hù)可以根據(jù)此數(shù)據(jù)來(lái)分析判斷加載的大小，或工件承載的能力是否能滿(mǎn)足使用要求。比如海關(guān)用的懸臂吊車(chē)（如下圖二）左側(cè)有4個(gè)拉桿，當(dāng)下面吊起重物時(shí)，如果這4個(gè)拉桿受力不均勻則會(huì)造成拉桿斷裂或達(dá)不到最大吊載量，此時(shí)可以將應(yīng)變片（一個(gè)方向片），貼在四個(gè)拉桿相同高度的位置上，然后下面加載，看是否左右兩個(gè)拉桿受力一致，如果不一致，則可以調(diào)整拉桿間的距離使其一致為止。因?yàn)閼?yīng)力應(yīng)變檢測(cè)儀測(cè)量的應(yīng)力大多都是已知方向的應(yīng)力，所以傳感器一般采用應(yīng)變片，如圖三

圖二                                                            圖三

二、        殘余應(yīng)力的檢測(cè)方法

主要有以下三種方法：

1、X射線衍射法

優(yōu)勢(shì)：沒(méi)有人為因素，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。

劣勢(shì)：價(jià)格相對(duì)較高（30-200萬(wàn)之間）；只測(cè)量表面殘余應(yīng)力（幾微米-幾十微米）；有很低的輻射，可能對(duì)人體有低微的影響。

2、盲孔法

優(yōu)勢(shì)：價(jià)格較低，適合推廣；國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)可；測(cè)量較為準(zhǔn)確；可測(cè)量2MM內(nèi)的殘余應(yīng)力

劣勢(shì)：屬于有損檢測(cè)，需要在被測(cè)工件上打一個(gè)深度2MM左右的盲孔；需要配備專(zhuān)用的打孔裝置，來(lái)保證鉆孔精度

3、磁測(cè)法

技術(shù)不成熟，國(guó)內(nèi)大部分廠家不認(rèn)可。

三、        ZS21B殘余應(yīng)力檢測(cè)儀主要技術(shù)參數(shù)及介紹

1、應(yīng)變測(cè)量范圍：0-±32767με

因?yàn)闅堄鄳?yīng)力檢測(cè)儀的工作過(guò)程是，先通過(guò)應(yīng)變花的變化量精確測(cè)出某點(diǎn)的應(yīng)變，然后儀器根據(jù)被測(cè)工件的釋放系數(shù)A,B自動(dòng)計(jì)算出此點(diǎn)的最大最小主應(yīng)力和他們的方向。所以只規(guī)定應(yīng)變的測(cè)量范圍，而不規(guī)定殘余應(yīng)力的測(cè)量范圍

2、分辨率：1με/字

    檢測(cè)儀的測(cè)量精度，可以精確到1個(gè)微應(yīng)變。

3、適用應(yīng)變片阻值：120Ω±0.5

    傳感器的阻值（應(yīng)變花上的三個(gè)電阻應(yīng)變片的阻值）

4、測(cè)量速度：每秒1次

5、接橋方式：1/4橋

    因?yàn)槎疾捎闷胶怆姌蛟韥?lái)測(cè)量，所以接橋方式一般有三種：1/4橋、半橋、全橋方式；半橋和全橋方式一般用于應(yīng)變特別小的應(yīng)用場(chǎng)合，在應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)儀上用的比較多，殘余應(yīng)力檢測(cè)儀都是采用1/4橋的固定模式。

6、計(jì)算公式及解釋

參考軸

          ε1：0°方向的應(yīng)變，單位με

ε2：45°方向的應(yīng)變，單位με

ε3：90°方向的應(yīng)變，單位με

δ1：最大主應(yīng)力，單位MP

δ2：最小主應(yīng)力，單位MP

θ：最大主應(yīng)力的方向

A、B為工件的釋放系數(shù)，不同工件的釋放系數(shù)是不同的。AB的大小決定了最終殘余應(yīng)力的大小。一般A,B值是通過(guò)對(duì)某種工件的標(biāo)定而得來(lái)的，但是標(biāo)定的過(guò)程很復(fù)雜，所以工程師們通過(guò)對(duì)標(biāo)定出的結(jié)果和工件的彈性模量E、工件的泊松比及應(yīng)變片的尺寸進(jìn)行研究后，推出了A,B的計(jì)算公式，方便了客戶(hù)的使用，計(jì)算公式如下：

A=-

B=-

A,B:為釋放系數(shù)

U:為泊松比（可查）

R:應(yīng)變花的中心比

E:為彈性模量（可查）

7、殘余應(yīng)力檢測(cè)儀采用的標(biāo)準(zhǔn)：參照船舶CB3395-92標(biāo)準(zhǔn)

8、打孔的直徑及深度

打孔的直徑根據(jù)應(yīng)變花來(lái)選擇，我公司用的BN120-3CA采用φ1.5mm的麻花鉆；鉆孔的深度為鉆頭直徑的1-1.2倍，即1.5-1.8mm深。

注：鉆孔深度可以達(dá)到2mm深，因?yàn)榇朔N型號(hào)應(yīng)變片1.8mm深度以后，不會(huì)再次釋放出應(yīng)變。

9、殘余應(yīng)力的種類(lèi)：

一般分為兩種，拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，一般通過(guò)結(jié)果的符號(hào)來(lái)區(qū)分

+：為拉應(yīng)力，焊縫的熱影響區(qū)一般都是拉應(yīng)力，也為有害力，通過(guò)超聲沖擊后，大部分可以變?yōu)槔瓚?yīng)力

-：為壓應(yīng)力

10、             

四、            打孔裝置

因?yàn)槊た追y(cè)應(yīng)力的打孔位置及精度，直接影響測(cè)量結(jié)果，所以一般采用精確的打孔設(shè)備來(lái)進(jìn)行鉆孔，同時(shí)此設(shè)備可以在不同的平面、曲面、角焊縫、對(duì)接焊縫、拐角等處方便靈活的進(jìn)行鉆孔。

注意事項(xiàng)：

1、  應(yīng)變片與應(yīng)變花的區(qū)別

2、  被測(cè)工件必須是金屬件

五、            BN-SM100系列靜態(tài)應(yīng)變儀

BN-SM100系列靜態(tài)電阻應(yīng)變儀采用嵌入式高性能微處理控制技術(shù)（MCU），快速A/D轉(zhuǎn)換器及進(jìn)口切換開(kāi)關(guān)等器件精心設(shè)計(jì)的，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)巡檢、靈敏度K值靈活設(shè)定、測(cè)量通道自動(dòng)平衡；可廣泛應(yīng)用于土木工程、橋梁、機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析，結(jié)構(gòu)及材料任意點(diǎn)變形的應(yīng)力分析。BN-SM100B2+/B3+型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀可通過(guò)各測(cè)點(diǎn)參數(shù)單獨(dú)設(shè)定，能同時(shí)測(cè)量應(yīng)變(應(yīng)力)、拉壓力、位移等三種物理量(με/kN/mm)，直接顯示測(cè)量值不需要折算。配接應(yīng)變式壓力、拉力、扭矩、位移和溫度傳感器，對(duì)上述物理量進(jìn)行測(cè)試。

六、           BN-SM200系列動(dòng)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀

用途：BN-SM200系列動(dòng)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀應(yīng)用于靜態(tài)和頻率低于200Hz的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試。同時(shí)可以配接不同的傳感器，測(cè)量力、壓力、位移等多種物理量。

軟件功能

1. 操作系統(tǒng)Window2000/NT/XP/7。

2. 在計(jì)算機(jī)外控下，由PC機(jī)和相應(yīng)軟件完成從橋路平衡、自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)回放、圖形處理和分析。

3. 應(yīng)變片阻值、靈敏系數(shù)、導(dǎo)線電阻修正。

4. 多種采集方式：手動(dòng)采集、自動(dòng)掃描采樣、定時(shí)采樣、觸發(fā)采樣。

技術(shù)參數(shù)

七、            BN-SM300程控動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀

用途：該應(yīng)變儀的橋路平衡、增益、橋壓、低通濾波設(shè)置等參數(shù)均由微機(jī)軟件控制；分析軟件包含時(shí)域、頻域、幅值域等多項(xiàng)分析處理功能

程控動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀

    BN-SM300系列程控動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用嵌入式高性能微處理控制技術(shù)(MCU)及最新的USB總線數(shù)據(jù)采集技術(shù)設(shè)計(jì)完成的。該應(yīng)變儀的橋路平衡、增益、橋壓、低通濾波設(shè)置等參數(shù)均由微機(jī)軟件控制；分析軟件包含時(shí)域、頻域、幅值域等多項(xiàng)分析處理功能;同時(shí)利用計(jì)算機(jī)海量硬盤(pán)的仿真磁帶記錄儀功能本應(yīng)變儀的采樣速率已可達(dá)200kHz，不丟點(diǎn)；豐富的數(shù)據(jù)回放功能使用戶(hù)真正做到“快錄慢放”，能有效地分析數(shù)據(jù)。在Windows98/Me/2000/NT/XP系統(tǒng)下均可正常運(yùn)行。
特性：
1、全程控（程控增益、程控濾波、程控橋路自動(dòng)平衡、程控橋壓），不需手動(dòng)調(diào)節(jié)；
2、USB2.0接口，適配性好,直接與計(jì)算機(jī)相連,支持“熱插拔”；
3、可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)、動(dòng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量；
4、高檔鋁合金高級(jí)機(jī)箱堅(jiān)固，體積小，重量輕；
5、16位A/D數(shù)據(jù)采集卡，采集速率最高200kHz,連續(xù)存儲(chǔ)記錄不丟點(diǎn)。