Misure di deformazione Corso di Misure e Diagnostica Industriale - A.A. 2004-2005

Introduzione collaudo diagnostica monitoraggio controllo Misure di deformazione vengono condotte sia per conoscere lo stato di deformazione e, quindi, di sforzo su una superficie, sia per realizzare dispositivi per la misura di forze o coppie (dinamometri, torsiometri…)… è importante avere a disposizione trasduttori per misure di deformazione al fine di poter svolgere operazioni di: collaudo diagnostica monitoraggio controllo Misure di deformazione Introduzione

Deformazione Nota: 1 = 10-6 (m/m) Esistono diverse definizioni per il concetto di deformazione (Scienza delle Costruzioni) Definendo un valore medio per la deformazione, essa può essere calcolata come: Nota: 1 = 10-6 (m/m) Misure di deformazione Deformazione

Estensimetri Possono essere di diverse tipologie: meccanici ottici Gli strumenti per effettuare misure di deformazione sono detti estensimetri Possono essere di diverse tipologie: meccanici ottici pneumatici acustici ferromagnetici elettrici Misure di deformazione Estensimetri

Esempio di estensimetro meccanico. Esempio di estensimetro ferromagnetico. Figure tratte da: F. Angrilli, “Corso di misure meccaniche, termiche e collaudi – Gli strumenti di misura”, CEDAM Misure di deformazione Estensimetri

Caratteristiche dell’estensimetro: - la costante di taratura dell’estensimetro deve essere stabile e non variare nel tempo, per effetti termici od altri fattori ambientali; - dovrebbe misurare la deformazione locale e non quella media (quindi lo spostamento relativo tra due punti molto vicini); - deve avere una buona risposta in frequenza, nel caso di misure dinamiche; - deve essere economicamente accessibile per permettere un largo impiego. Misure di deformazione Estensimetri

Estensimetria elettrica: concetti base F Elemento sensibile Estensimetro incollato e isolato elettricamente Stato di deformazione piano R  resistenza del conduttore []   resistività del materiale [m] L  lunghezza del conduttore [m] A  sezione del conduttore [m2] Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

resistenza nominale: R  120 , 350  tolleranza: ± 1% base Valori tipici resistenza nominale: R  120 , 350  tolleranza: ± 1% base: 0,6-200 mm materiali: costantana (lega Cu-Ni), leghe Ni-Cr, semiconduttori, altri... Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

ESTENSIMETRI FOTOINCISI base di misura asse longitudinale asse trasversale terminali a filo terminali a piazzola supporto griglia segni di riferimento Figura tratta da: A. Cigada, “Appunti di estensimetria elettrica”, Città Studi Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

per 0,6/120 1,5/120 3/120 6/120 10/120 acciaio 3/350 6/350 10/350 alluminio 3/350 6/350 10/350 per 0,6/120 1,5/120 3/120 6/120 acciaio Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

2 ESTENSIMETRI Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

3 ESTENSIMETRI Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

incapsulati: con involucro protettivo saldati incapsulati: con involucro protettivo Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

FOTOINCISIONE Disegno in grande Proiezione su lastra fotosensibile che ricopre uno strato metallico depositato su supporto isolante Effetto della luce fissa il disegno Lavaggio mette a nudo il metallo da asportare Bagno acido asporta il metallo Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

GAGE FACTOR (1) La resistenza dell’estensimetro varia a causa di: variazioni dimensionali (L, A) dello stesso, dovute alla deformazione; variazioni di resistività () dovute alla deformazione meccanica (effetto piezoresistivo). Differenziando la (1): (2) Considerando la variazione infinitesima di volume: (3) (4) Si può anche scrivere: (5) (6) Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

GAGE FACTOR Valore tipico: k=2 (per leghe metalliche). Ma: (6) (7) Sostituendo nella (2): (8) Dividendo membro a membro la (8) per la (1): (9) Dunque: GAGE FACTOR Effetto dell’allungamento Effetto del mutamento di area Effetto piezoresistivo Valore tipico: k=2 (per leghe metalliche). Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Sensibilità trasversale Da quanto visto: In realtà, la variazione di resistenza nell’estensimetro dipende dallo stato di deformazione piano presente sulla superficie considerata. (*) (sforzo monoassiale) ks è normalmente trascurabile. Quindi, a causa della deformazione trasversale, calcolando la deformazione con la (*), si commette un errore: L’andamento è riportato nel grafico … Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base Figura tratta da: J. W. Dally & W. F. Riley, “Experimental stress analysis”, 3rd edition, McGraw Hill Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

APPLICAZIONE DEGLI ESTENSIMETRI Abrasione con carta vetrata della zona di applicazione Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Pulizia della zona di applicazione Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Posizionamento dell’estensimetro Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Applicazione dell’adesivo Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Applicazione dell’estensimetro Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Pressione sull’estensimetro Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Saldatura dei terminali Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Saldatura e fissaggio dei cavi Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Applicazione del protettivo Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

Riassumendo: Abrasione con carta vetrata Pulitura Posizionamento estensimetro Applicazione adesivo Applicazione estensimetro Pressione Saldatura terminali Fissaggio cavi Applicazione protettivo e isolante Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base

ADESIVO Adesivi ad azione rapida: cianoacrilati: - polimerizzano in un tempo molto breve - utilizzati per prove di breve durata - utilizzati a temperatura ambiente Adesivi ad azione lenta: (utilizzati per prove di lunga durata) resine epossidiche: - aggiunta di un catalizzatore - sono termoindurenti (tempo di indurimento funzione della temperatura di utilizzo) resine fenoliche: - utilizzate a temperatura e pressione elevate Misure di deformazione Estensimetria elettrica: concetti base