應力應變檢測儀

一、           應力應變檢測儀的分類

根據測量工件及數據的不同分為殘余應力檢測儀和應力應變檢測儀、

殘余應力檢測儀一般應用于焊縫周圍、鑄造件、鍛造件等不帶載件的某一點或一些點的殘余應力測量，測量結果可以反映被測點的最大、最小主應力（δ1，δ2）以及最大主應力的角度θ，用戶可以根據此數據來分析判斷此工件的殘余應力是否超過或達到其屈服極限，從而分析其加工工藝是否合理并想辦法消除；比如要測量焊縫及熱影響區的應力或某軋輥端部的應力（如果應力過大，外部皮帶加載后，加載的力和殘余應力疊加會使應力集中處斷裂）就需要采用殘余應力檢測儀。殘余應力檢測儀一般采用應變花為傳感器，如右圖一：       圖一

應力應變檢測儀一般應用于帶載工件加載后某一點或一些點的受力情況，測量結果可以反映出被測點受外力或本身重力等影響后產生的應力，用戶可以根據此數據來分析判斷加載的大小，或工件承載的能力是否能滿足使用要求。比如海關用的懸臂吊車（如下圖二）左側有4個拉桿，當下面吊起重物時，如果這4個拉桿受力不均勻則會造成拉桿斷裂或達不到最大吊載量，此時可以將應變片（一個方向片），貼在四個拉桿相同高度的位置上，然后下面加載，看是否左右兩個拉桿受力一致，如果不一致，則可以調整拉桿間的距離使其一致為止。因為應力應變檢測儀測量的應力大多都是已知方向的應力，所以傳感器一般采用應變片，如圖三

圖二                                                            圖三

二、        殘余應力的檢測方法

主要有以下三種方法：

1、X射線衍射法

優勢：沒有人為因素，測量結果準確。

劣勢：價格相對較高（30-200萬之間）；只測量表面殘余應力（幾微米-幾十微米）；有很低的輻射，可能對人體有低微的影響。

2、盲孔法

優勢：價格較低，適合推廣；國內普遍認可；測量較為準確；可測量2MM內的殘余應力

劣勢：屬于有損檢測，需要在被測工件上打一個深度2MM左右的盲孔；需要配備專用的打孔裝置，來保證鉆孔精度

3、磁測法

技術不成熟，國內大部分廠家不認可。

三、        ZS21B殘余應力檢測儀主要技術參數及介紹

1、應變測量范圍：0-±32767με

因為殘余應力檢測儀的工作過程是，先通過應變花的變化量精確測出某點的應變，然后儀器根據被測工件的釋放系數A,B自動計算出此點的最大最小主應力和他們的方向。所以只規定應變的測量范圍，而不規定殘余應力的測量范圍

2、分辨率：1με/字

    檢測儀的測量精度，可以精確到1個微應變。

3、適用應變片阻值：120Ω±0.5

    傳感器的阻值（應變花上的三個電阻應變片的阻值）

4、測量速度：每秒1次

5、接橋方式：1/4橋

    因為都采用平衡電橋原理來測量，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變特別小的應用場合，在應力應變檢測儀上用的比較多，殘余應力檢測儀都是采用1/4橋的固定模式。

6、計算公式及解釋

參考軸

          ε1：0°方向的應變，單位με

ε2：45°方向的應變，單位με

ε3：90°方向的應變，單位με

δ1：最大主應力，單位MP

δ2：最小主應力，單位MP

θ：最大主應力的方向

A、B為工件的釋放系數，不同工件的釋放系數是不同的。AB的大小決定了最終殘余應力的大小。一般A,B值是通過對某種工件的標定而得來的，但是標定的過程很復雜，所以工程師們通過對標定出的結果和工件的彈性模量E、工件的泊松比及應變片的尺寸進行研究后，推出了A,B的計算公式，方便了客戶的使用，計算公式如下：

A=-

B=-

A,B:為釋放系數

U:為泊松比（可查）

R:應變花的中心比

E:為彈性模量（可查）

7、殘余應力檢測儀采用的標準：參照船舶CB3395-92標準

8、打孔的直徑及深度

打孔的直徑根據應變花來選擇，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：鉆孔深度可以達到2mm深，因為此種型號應變片1.8mm深度以后，不會再次釋放出應變。

9、殘余應力的種類：

一般分為兩種，拉應力和壓應力，一般通過結果的符號來區分

+：為拉應力，焊縫的熱影響區一般都是拉應力，也為有害力，通過超聲沖擊后，大部分可以變為拉應力

-：為壓應力

10、             

四、            打孔裝置

因為盲孔法測應力的打孔位置及精度，直接影響測量結果，所以一般采用精確的打孔設備來進行鉆孔，同時此設備可以在不同的平面、曲面、角焊縫、對接焊縫、拐角等處方便靈活的進行鉆孔。

注意事項：

1、  應變片與應變花的區別

2、  被測工件必須是金屬件

五、            BN-SM100系列靜態應變儀

BN-SM100系列靜態電阻應變儀采用嵌入式高性能微處理控制技術（MCU），快速A/D轉換器及進口切換開關等器件精心設計的，可實現手動測量、自動巡檢、靈敏度K值靈活設定、測量通道自動平衡；可廣泛應用于土木工程、橋梁、機械結構的實驗應力分析，結構及材料任意點變形的應力分析。BN-SM100B2+/B3+型靜態電阻應變儀可通過各測點參數單獨設定，能同時測量應變(應力)、拉壓力、位移等三種物理量(με/kN/mm)，直接顯示測量值不需要折算。配接應變式壓力、拉力、扭矩、位移和溫度傳感器，對上述物理量進行測試。

六、           BN-SM200系列動靜態電阻應變儀

用途：BN-SM200系列動靜態電阻應變儀應用于靜態和頻率低于200Hz的動態應變測試。同時可以配接不同的傳感器，測量力、壓力、位移等多種物理量。

軟件功能

1. 操作系統Window2000/NT/XP/7。

2. 在計算機外控下，由PC機和相應軟件完成從橋路平衡、自動采集、數據回放、圖形處理和分析。

3. 應變片阻值、靈敏系數、導線電阻修正。

4. 多種采集方式：手動采集、自動掃描采樣、定時采樣、觸發采樣。

技術參數

七、            BN-SM300程控動態應變儀

用途：該應變儀的橋路平衡、增益、橋壓、低通濾波設置等參數均由微機軟件控制；分析軟件包含時域、頻域、幅值域等多項分析處理功能

程控動態應變儀

    BN-SM300系列程控動態電阻應變儀采用嵌入式高性能微處理控制技術(MCU)及最新的USB總線數據采集技術設計完成的。該應變儀的橋路平衡、增益、橋壓、低通濾波設置等參數均由微機軟件控制；分析軟件包含時域、頻域、幅值域等多項分析處理功能;同時利用計算機海量硬盤的仿真磁帶記錄儀功能本應變儀的采樣速率已可達200kHz，不丟點；豐富的數據回放功能使用戶真正做到“快錄慢放”，能有效地分析數據。在Windows98/Me/2000/NT/XP系統下均可正常運行。
特性：
1、全程控（程控增益、程控濾波、程控橋路自動平衡、程控橋壓），不需手動調節；
2、USB2.0接口，適配性好,直接與計算機相連,支持“熱插拔”；
3、可實現靜態、動靜態、動態應變測量；
4、高檔鋁合金高級機箱堅固，體積小，重量輕；
5、16位A/D數據采集卡，采集速率最高200kHz,連續存儲記錄不丟點。