POMIARY TENSOMETRYCZNE

Badania tensometryczne są jednym ze sposobów pomiaru odkształceń w elementach konstrukcji. Tensometrami można wyznaczać stałe sprężyste tworzyw, określać składowe stanu odkształcenia i licznych wielkości związanych z nimi, takich jak: naprężenia, siły, momenty, ciśnienia itp. Tensometria ma bardzo szerokie zastosowanie przy analizie stanu naprężenia w częściach maszyn, pojazdach, konstrukcjach budowlanych.

Dzięki pomiarom tensometrycznym można stwierdzić czy wykonana konstrukcja odpowiada założeniom projektowym pod kątem parametrów wytrzymałościowych, czy jest bezpieczna i trwała. Na etapie budowy prototypu można wykluczyć słabe punkty np. pudła danego pojazdu i zmodyfikować konstrukcję przed rozpoczęciem produkcji. Zmodyfikować oznacza tutaj wzmocnić o ile pojawią się takie zalecenia jak również zoptymalizować pod względem masy bez pogarszania parametrów wytrzymałościowych. Pozwala to producentowi na przygotowanie dobrej jakości, niezawodnego i konkurencyjnego produktu.

Pomiary tensometryczne wykorzystywane są w badaniach konstrukcji w następujących aspektach:

1. Określenie parametrów wytrzymałościowych badanej konstrukcji (na przykład konstrukcja kolejowa, samochodowa, maszynowa).

Wyznaczanie miejsc instalacji czujników oparte jest z reguły na analizach numerycznych, które wykazują najbardziej wytężone miejsca dla konkretnych przypadków obciążeń. Naprężenia w tych punktach określa się na podstawie zmierzonych odkształceń, w oparciu o znajomość stałej materiałowej – modułu Younga.

Badania tego rodzaju pozwalają na:

• stwierdzenie bezpieczeństwa i trwałości użytkowania badanych obiektów,
• walidację wyników uzyskanych na drodze analizy MES – poziomy naprężeń konstrukcji uzyskane metodami symulacji komputerowej powinny być zweryfikowane poprzez porównanie z wartościami pochodzącymi z badań eksperymentalnych.

Analiza uzyskanych danych pomiarowych może posłużyć do:

• modyfikacji konstrukcji w celu zwiększenia bezpieczeństwa pracy,
• optymalizacji konstrukcji pod względem masy (zminimalizowanie masy przy zachowaniu kryteriów bezpieczeństwa i niezawodności),
• analizy zmęczeniowej konstrukcji.

Wyznaczenie punktów pomiarowych przy pomocy analizy numerycznej

 
 Przykładowe wyniki odkształceń

 
2. Wyznaczenie obciążeń (sił, momentów gnących oraz skręcających) konstrukcji podczas eksploatacji. 

Wyniki takich badań służą jako informacja wejściowa do określenia warunków brzegowych w analizach numerycznych (metodą elementów skończonych). Wiarygodne dane wejściowe do analiz numerycznych są podstawą poprawnej symulacji wytrzymałościowej lub zmęczeniowej.

  Instalacja tensometryczna na szynie kolejowej

Instalacja tensometryczna do wyznaczania sił w elementach zawieszenia pojazdu
 
 

  
 Przykładowe wyniki odkształceń

3. Pomiary telemetryczne odkształceń.

System telemetryczny KMT umożliwia bezprzewodowe pomiary na elementach obrotowych pojazdów oraz maszyn (np. koło kolejowe, mechanizmy na osi pojazdu kolejowego, momenty obrotowe na wałach, itp.). Dzięki zastosowaniu takiego systemu możliwe stają się pomiary bezprzewodowe w aplikacjach gdzie użycie przewodów jest wykluczone poprzez charakter pracy eksploatacyjnej.

  Instalacja systemu telemetrycznego do pomiaru odkształceń w mechanizmie SUW 2000