Pomiary tensometyczne

Tensometria ma bardzo szerokie zastosowanie przy analizie stanu naprężenia w częściach maszyn, pojazdach czy też konstrukcjach budowlanych. Pozwala na ocenę wytrzymałości doraźnej oraz zmęczeniowej.

Pomiary tensometryczne wykorzystywane są również w celach pośredniego wyznaczenia siły oraz momentów sił w warunkach eksploatacyjnych (np. zawieszenia pojazdów, mocowania elementów pracujących dynamicznie).  Ponadto wyniki z pomiarów tensometrycznych bardzo często służą do walidacji modeli numerycznych (w środowiskach projektowania wirtualnego CAE) jak również do weryfikacji wyników obliczeń analitycznych oraz numerycznych w zakresie: stanu naprężeń pod znanym obciążeniem, odkształceń termicznych, zmian dynamicznych napręzeń – w kontekście wytrzymałości zmęczeniowej.

Metody pomiarowe z wykorzystaniem tensometrii elektrooporowej służą również do wyznaczania warunków obciążeń w układach dynamicznych – w trakcie eksploatacji pojazdów, maszyn oraz urządzeń. Mowa tutaj o siłach ściskających oraz rozciągających, momentach gnących, momentach skręcających.

Do realizacji projektów pomiarowych z zakresu tensometrii elektrooporowej wykorzystujemy nowoczesne czujniki tensometryczne wysokiej jakości (dostawcy Vishay, HBM, KYOWA). Aparatura pomiarowa oraz środowisko do akwizycji i analiz danych to LMS TestXpress z rejestratorem SCADAS recorder SCR5.

Czytaj więcej

Na czym polega metoda tensometryczna?

Badania tensometryczne to jeden z najczęściej wykorzystywanych sposobów doświadczalnych, służących do pomiaru odkształceń na danej powierzchni. Celem metody jest umożliwienie obliczenia naprężeń materiału lub konstrukcji, w celu określenia ich wytrzymałości. Za pomocą pomiarów tensometrycznych można określić składowe stanu odkształcenia oraz związanych z nimi wielkości (np. siły ściskające i rozciągające, momenty gnące oraz skręcające), a także dokonać analizy stanu naprężenia w częściach maszyn lub konstrukcji. Do przeprowadzenia badań tensometrycznych używa się specjalnych urządzeń pozwalających na pomiar odkształceń, zwanych tensometrami. Występują one w kilku rodzajach:

  • oporowe,
  • mechaniczne,
  • optyczne,
  • hydrauliczne,
  • pneumatyczne,
  • strunowe.

Jakie zalety ma tensometria elektrooporowa?

Obecnie najpopularniejszą metodą tensometryczną jest tensometria elektrooporowa. Tensometry oporowe charakteryzują się bardzo dużą dokładnością i czułością oraz dają możliwość pomiaru nawet bardzo małych odkształceń. Ze stosowaniem tensometrów oporowych wiąże się również wiele innych korzyści, jak:

  • wymiary i masa przyrządów są na tyle małe, że nie wpływają na wyniki pomiarów,
  • dzięki niewielkim rozmiarom można dokonywać badań tensometrycznych nawet w trudno dostępnych miejscach konstrukcji lub maszyn.

Pozostałe atuty to:

  • możliwość wykonywania pomiarów w bardzo wysokiej temperaturze,
  • automatyczna i bieżąca rejestracja wyników badań oraz ich łatwe przetwarzanie,
  • niski koszt pomiaru w porównaniu ze stosowaniem innych tensometrów.

 

Pomiary tensometryczne odkształceń wykorzystywane są w badaniach konstrukcji pojazdów, maszyn i urządzeń w następujących aspektach:

1

Pomiary naprężeń struktur – określenie parametrów wytrzymałościowych badanej konstrukcji w warunkach obciążeń strukturalnych (na przykład konstrukcja kolejowa, samochodowa, maszynowa)

  • Analizy i obliczenia wytrzymałości doraźnej oraz badania zmęczeniowe konstrukcji – w oparciu o normy, wytyczne projektowe, wymagania klienta,
  • Ocena bezpieczeństwa i trwałości użytkowania badanych obiektów (określanie cyklu życia dla występujących w eksploatacji obciążeń),
  • Walidacja wyników uzyskanych na drodze analizy MES – poziomy naprężeń konstrukcji uzyskane metodami symulacji komputerowej są weryfikowane poprzez porównanie z wartościami pochodzącymi z badań eksperymentalnych.
2

Pomiary oraz analizy naprężeń termicznych

Dotyczą one instalacji ciepłowniczych, rurociągów, kotłów, wymienników ciepła – poddawanych obciążeniom w postaci „szoków” termicznych. Pomiary naprężeń metodą tensometryczną (przy wykorzystaniu dedykowanych tensometrów o precyzyjnych charakterystykach temperaturowych) wraz z monitoringiem rozkładu temperatury pozwalają na obserwację stanów przejściowych w strukturze obciążanej termicznie. Pomiary w wysokich temperaturach możliwe są dzięki zastosowaniu specjalistycznych czujników oraz okablowania wraz z technikami kompensacji w obwodach pomiarowych.

3

Pomiary sił oraz momentów gnących i skręcających – wyznaczenie obciążeń konstrukcji podczas eksploatacji

Zasadniczym celem wyznaczenia obciążeń jest pozyskanie informacji o rzeczywistych warunkach pracy konstrukcji i oddziaływań jakim jest poddawana. Realizuje się to poprzez pomiary pośrednie sił ściskających oraz rozciągających, momentów gnących oraz skręcających.

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 i zmęczeniowej.

Podejście takie pozwala na uwiarygodnienie wyników analiz i symulacji oraz usprawnia proces optymalizacji.

4

Pomiary telemetryczne odkształceń

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

Zrealizowane projekty:

  • Określenie sił oraz momentów sił w elementach zawieszeń oraz elementach strukturalnych pojazdów autobusowych, ciężarowych
  • Pomiary sił ściskających, rozciągających oraz momentów gnących i skręcających w układzie jezdnym lokomotywy towarowej
  • Pomiary naprężeń oraz ocena wytrzymałości doraźnej oraz zmęczeniowej dla pojazdu wojskowego dla prób poligonowych oraz prób strzelania
  • Analiza zmęczeniowa wytrzymałości platform kolejowych
  • Pomiary odkształceń termicznych na instalacji przepływowej
  • Pomiary telemetryczne systemu przestawnego SUW 2000
  • Pomiary naprężeń termicznych w układach wymienników ciepła dla producenta w przemyśle samochodowym
  • Pomiary naprężeń oraz analizy wytrzymałościowe dla maszyn specjalistycznych: maszyny górnicze, maszyny drenujące, systemy transportowe, pojazdy specjalne
  • Pomiar odkształceń szyn kolejowych w warunkach przejazdu pojazdu wysokiej prędkości przez małe łuki