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如何大限度地提高應(yīng)變片的疲勞壽命
點擊次數(shù):2141 更新時間:2021-05-17

如何大限度地提高應(yīng)變片的疲勞壽命

 

電阻應(yīng)變片的疲勞壽命是一個經(jīng)常被誤解的話題。一些客戶經(jīng)常會問“應(yīng)變片的大疲勞壽命是多少?”、”大振幅下,應(yīng)變片能承受多少次加載周期?“以及材料越來越堅固(復(fù)合材料),我們需要耐久性更高的應(yīng)變片等。

 

電阻應(yīng)變片是一種久經(jīng)驗證的傳感器技術(shù),可用于多種應(yīng)用測試,如靜載荷、構(gòu)件和全尺寸疲勞測試等。通過測試來改進材料或設(shè)計,提高重量強度比,滿足未來的需求。

 

在這些試驗中,材料需要作為部件或完整產(chǎn)品在試驗機中進行試驗,或在移動試驗中模擬應(yīng)力情況,以確保不會發(fā)生故障。

 

耐久性試驗過程中應(yīng)變片的意外失效會導(dǎo)致大量的額外工作和成本。因此在此類測試中,知道應(yīng)變片能承受多少次循環(huán)加載,以及能達到什么精度是非常重要的。

 

其中一個制約因素是電阻箔式應(yīng)變片使用的材料。箔式應(yīng)變片主要測試部件是金屬柵絲。金屬柵絲在加載過程中會產(chǎn)生變形,并導(dǎo)致電阻產(chǎn)生變化。應(yīng)變片電阻的變化可通過惠斯通電橋轉(zhuǎn)換為電壓變化。

 

常用的電阻應(yīng)變片測量柵絲是康銅或鉻鎳合金(modco)??点~和鉻鎳合金與其他鋼鋁等金屬材料有著相似之處,具有彈性和塑性變形區(qū)。下圖顯示了鋼在應(yīng)力和應(yīng)變下的變形情況。

 

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如果材料只在線性彈性區(qū)受力,則材料的變形是可逆的。對材料施加過屈服限的應(yīng)力會使材料發(fā)生塑性變形。當(dāng)達到該區(qū)域的特定應(yīng)力值時,在外部載荷后,材料不會恢復(fù)到初始狀態(tài)——材料發(fā)生不可逆變形。這種典型的材料變形狀況同樣也存在于應(yīng)變片金屬材料上!

 

不幸的是,屈服點/彈性限不能擴展,這也是電阻應(yīng)變片疲勞壽命受到限制的原因之一。

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箔式應(yīng)變片的疲勞壽命取決于其受到的應(yīng)力。應(yīng)變片在線性彈性區(qū)受力,材料的變形是可逆的,較低的振幅必然會增加疲勞壽命。更高的振幅,過特定的限會導(dǎo)致應(yīng)變片失效。?

靜載荷試驗(2)中,應(yīng)變片在單個方向上使用 (拉或壓),如果過限定值,在塑性變形區(qū)其依然會提供了一個的測量值。電阻應(yīng)變片的大值在PDF參數(shù)表中被規(guī)定為應(yīng)變。拉向和壓向值分別規(guī)定。對于這些試驗,HBM的箔式應(yīng)變片可測量1%到10%的高應(yīng)變。?

 

大允許值也在應(yīng)變片參數(shù)表中為疲勞壽命。疲勞壽命意味著大允許振幅取決于負(fù)載循環(huán)和信號零點漂移公差。

 

一個加載循環(huán)對應(yīng)規(guī)定振幅下的1x拉伸和1x壓縮。

 

應(yīng)變

靜應(yīng)變是指應(yīng)變片在使用壽命內(nèi)只能在單個方向進行一次加載規(guī)定的應(yīng)變。當(dāng)過規(guī)定限值時,應(yīng)變片可能產(chǎn)生損壞。

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在較高振幅(>4000μm/m)下使用電阻應(yīng)變片進行的測量顯示,在信號出現(xiàn)明顯的零點漂移之前,負(fù)載循環(huán)周期會出現(xiàn)大幅下降。例如,使用M系列應(yīng)變片進行+5200μm/m膨脹負(fù)荷試驗,循環(huán)加載周期將減少到1000次。在+7000μm/m下加載周期將縮短至100。

 

對于測試要求較高的負(fù)載振幅,我們建議使用光纖應(yīng)變片。

如何大化應(yīng)變片的疲勞壽命?

 

1. 減少焊錫點面積和焊料使用量

當(dāng)向材料施加靜載荷或動載荷時,材料的剛性區(qū)域是破壞的關(guān)鍵點。專業(yè)焊接,盡可能減少焊接點上的焊料,降低剛度,增加疲勞壽命。

 

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2. 與應(yīng)變方向成90°角焊接電纜

將焊點的接觸面減至小,可提高其疲勞壽命。

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3. 使用柔軟的導(dǎo)線材料/導(dǎo)線。

 連接電纜是機械系統(tǒng)的一部分。使用大直徑的剛性電纜會增加局部剛度。使用細(xì)直徑的柔軟電纜可以降低剛度。

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?4. 使用帶外部焊接端的應(yīng)變計

帶引線的應(yīng)變片具有高的靈活性。

5. 避免使用保護層

如果要達到大疲勞壽命,也應(yīng)避免使用保護層。由于它們與應(yīng)變片相互作用,在特定點增加應(yīng)力。

6. 使用較大的測量柵絲 

較大的測量柵絲可提高疲勞壽命(例如,使用6毫米柵絲而不是3毫米柵絲)。

7. 確保高質(zhì)量的粘合

使用薄粘合劑

???8. 使用封裝應(yīng)變片?

 

?9. 疲勞壽命應(yīng)變片?

 

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