知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數

知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數的圖1
熱膨脹系數的測定

今天我們將介紹如何使用”不匹配” 箔式應變片 來確定 鋁的熱膨脹系數

當溫度發生變化時,每個四分之一橋應變片記錄一個測量信號,即“表觀應變”。應變片測量點暴露在溫差Δ?下的表觀應變可描述為:

知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數的圖2


符號解釋:

εs

應變片的表觀應變

αr

電阻溫度系數

αb

被測物的熱膨脹系數

αm

測量柵絲材料的熱膨脹系數

k

應變片K系數

Δ?

觸發表觀應變的溫差


在HBM所有應變片包裝上,都有一個表觀應變與溫度之間的函數。當然,只有當被測材料的線性膨脹熱系數與應變片組上的數據相匹配時,這些數據才會給出有意義的結果。以下內容適用于:

知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數的圖3

公式 2


測定線膨脹熱系數 α

如果要測定熱膨脹系數αm,表觀應變可很好地用于此目的。在這種情況下,可以使用以下公式:

知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數的圖4

公式 3


推導得出:

知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數的圖5

公式4


符號解釋:

εa

放大器處顯示的應變

εm

機械荷載引起的應變

αDMS

應變片包裝上的線性膨脹熱系數


在實際試驗中,我們將四個匹配鋼的LG11-6/350 (α=10.8 10-6/K) 應變片安裝在鋁件上。四線制電路被用來消除電纜的影響。根據制造商提供的材料數據:

T= 0 … 100°C 時,α=23.00 *10-6/K


? (°C)

εa(*10-6)

εs(*10-6)

εa-εs(*10-6)

αb(*10-6)/K

-10

-396.9

-38

-358.9


0

-254.4

-16.9

-237.5

22.9

10

-122.5

-5

-117.5

22.8

20

0

-1.1

1.1

22.7

30

118.8

-3.9

122.7

23

40

232.4

-12.2

244.6

23

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

23.5

110

1010.5

-119.9

1130.3

23.6

120

1132.3

-127.4

1259.8

23.7

表1 適配鋁的應變片測量結果


知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數的圖6

圖1 測定鋁的熱膨脹系數


如果計算指定溫度間隔的αm,則得到23.19 *10-6/K, 與理論值0.19 *10-6/K (0.84%) 的偏差。為了進行實驗,首先需要在被測物體上安裝幾個應變片(以獲得實驗的可靠性)。必須在測量柵絲方向上平坦黏貼。


在下一步中,根據溫度確定應變。必須注意確保建立熱平衡首先計算εa-εs。要確定線性膨脹的熱系數,將兩個計算值(εa-εs)相減,然后除以相應的溫度間隔。然后必須將符合組件數據的熱膨脹系數αDMS 代入。


例:在20度到40度之間,熱膨脹系數計算如下(采用公式4進行計算):

知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數的圖7

公式 5


實用小貼士:
在測量過程中,應變片蠕變將會產生不良影響。因此,為了獲得最大的精度,建議使用HBM K系列應變片,其有三種不同的蠕變值,并應使用端環長度最大的應變片。此外,當測量溫度超過60°C時,建議使用熱固化粘合劑進行安裝。




微信

「甜蜜」事業 | 巧克力包裝系統高速動態稱重的核心

“霍家”秘籍 | 讓你的傳感器具備更高性能與成本優勢

案例分享 | 讓屹立90年的海上大橋煥發青春

案例分享 | 采用HBM設備進行復雜的直升機測試

您還可以通過如下方式聯系我們,了解更多產品與應用詳情:

郵箱:hbmchina@hbm.com.cn

官網:https://www.hbm.com/cn/

電話:400-900-3165(周一至周五9:00-18:00)

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

1
1
2