Introdução a medição
com Extensômetros
(Strain Gage)
Arthur Claude Ruge
O inventor do Strain Gage
Variações positivas e negativas de do comprimento ∆ l.
Deformação : 𝜀 = ∆𝑙
𝑙𝑜
O Strain-Gage - Extensômetro
Analise de tensões Transdutores
- tensão por carregamento - tensão por temperatura - tensão residual - monitoramento
- peso - massa - força - torque - pressão - esforços
Strain-Gage
Ponte de Wheatstone
Ponte de Wheatstone
Tipos de circuito de Ponte de Wheatstone
Ponte de Wheatstone Caso Geral – Ponte completa: 4 strain-gages
K = FG: fator gage
Ponte em equilíbrio (balanceada)
U = 0
Ponte de Wheatstone
R1 . R3 = R2 . R4
½ ponte:
• compensa o efeito da temperatura no gage
• ½ Ponte – braços adjacentes
𝜀1 = 𝜀𝑚𝑒𝑐 + 𝜀∆𝑇
𝜀4 = 𝜀∆𝑇
𝜀∆𝑇 Cancela
Compensação de temperatura com ½ Ponte
Specimen: liga de aluminio, 𝛼 = 23 . 10−6
𝐾
SG: tipo de aço, 𝛼 = 12 . 10−6
𝐾
¼ de ponte com 2 fios:
- influência da variação de temperatura nos cabos
- 2 fios no mesmo braço
Resposta à temperatura sem adaptação
Specimen: liga de aluminio, 𝛼 = 23 . 10−6
𝐾
SG: tipo de aço, 𝛼 = 12 . 10−6
𝐾
¼ de ponte com 3 fios:
- elimina o efeito anterior
- 1 fio no braço R1
- outro fio no braço adjacente R4
Viga em balanço – Flexão - ¼ de ponte com 3 fios:
Força Normal – N (Tração ou Compressão):
Principais Casos:
a) 1 strain-gage longitudinal - ¼ de ponte (Sinal básico)
b) 2 strain-gages longitudinais - ½ ponte com braços opostos:
(Sinal x2)
c) 4 strain-gages longitudinais – ponte completa:
d) 2 strain-gages longitudinais e 2 strain-gages transversais:
(Sinal nulo)
Força Normal – N (Tração ou Compressão):
v: Poisson
Momento Fletor (M):
a) 1 strain-gage longitudinal - ¼ de ponte:
b) 2 strain-gages longitudinais - 1 em cima e 1 embaixo (½ ponte):
- braços opostos:
- braços adjacentes:
Momento Fletor (M):
c) 4 strain-gages longitudinais – 2 em cima, 2 embaixo (ponte completa):
Torção:
𝜀𝑎 = 𝜀𝑐 𝜀𝑏 = 𝜀𝑑
- 2 strain-gages (“a” e “b”) – braços adjacentes:
(Dobra o sinal)
- 4 strain gages – ponte completa: (Quadruplica o sinal)
Formação de dois estados de
deformações axiais Tamanho original
Determinação da tensão residual:
Conhecidas as principais direções
Determinação da tensão residual Método de perfuração:
Determinação da tensão residual Ring core method :
Tipos de strain-gages
Tipos de strain-gages
Tipos de strain-gages
Tipos de strain-gages
Tipos de strain-gages
Tipos de strain-gages
Tipos de strain-gages
Peça Instrumentada:
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Desbastar e depois lixar em movimentos circulares a região do ponto de interesse
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Limpar com algum tipo de gase ou algum material similar molhado em álcool isopropílico, até que a gaze não se suje após passar pela região do lixamento;
• Riscar com um lápis a posição que será colado o extensômetro
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Pegar um pedaço de acrílico também limpo e posicionar o strain gage com a parte fosca (material polimérico) virada para baixo e passar durex por cima
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Posicionar o gage na região já pré-preparada
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Após ter certeza que o ponto está correto, retirar o durex até que se consiga ver a parte fosca do gage;
Passar cola do tipo cianoacrilato
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
e pressionar tempo suficiente para a cola secar
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Esperar até que a cola seque completamente e retirar o durex devagar para que não estrague ou descole o gage da peça
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Soldar as patinhas
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Cobrir com silicone para proteger
Processo de colagem dos extensômetros de resistência elétrica
Tipos de adesivos utilizados na colagem de extensômetros elétricos.
Material de proteção de extensômetros elétricos
Bibliografia
Karl Hoffmann - An Introduction to Measurements using Strain Gages.
HBM publication: Strain Gages and Accessories.
DOEBELIN, E., Measurement Systems - Application and
Design, Ed. McGraw Hill 4th Edition, 1992.
BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J.; Instrumentação e
fundamentos de medidas, volume 1 e 2, 2010. Slides do Grupo LEME - LACTEC Slides Prof. Valner Brusamarello - UFRGS