6 e 7 - determinação experimental dos estados de tensão e deformação

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  • Instrumentao para

    Medio

    Determinao Experimental dos Estados de Tenso e Deformao

    Superfcie

    de um Corpo

    FGA 2014

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 2

    Medio de Deformao

    necessria para a determinao do estado de tenso

    Permite conhecer o comportamento mecnico de peas e componentes

    Validao do projeto

    Teste de prottipos

    Anlise em sobrecarga

    Monitorizao

    Deteo

    de falhas durante o funcionamento

    Medio da deformao

    superfcie do corpo em estudo

    Mtodo de anlise no destrutivo

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 3

    Extensmetro

    de Resistncia

    Princpio de funcionamento

    Resistncia eltrica

    colada sobre a superfcie do objeto, no ponto em estudo

    Resistncia com a forma de um filme

    Sob trao

    a resistncia alonga e a sua seco diminui

    Aumento de R

    Sob compresso a resistncia encurta e a sua seco aumenta

    Diminuio de R

    a

    a

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 4

    Extensmetro

    de Resistncia

    Princpio de funcionamento

    a

    AdA

    LdLd

    RdR

    ALR

    LdL

    AdA

    LdL

    LdL

    at

    a

    2

    21

    LdLd

    RdR

    21)()( aaa dR

    dR

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 5

    Extensmetro

    de Resistncia

    Princpio de funcionamento

    Fator

    do Extensmetro

    Gauge

    Factor

    Sensibilidade efetiva

    aa SGFcomGFRR ;

    21)()(

    )(

    a

    a

    a

    aa

    aa

    dR

    dR

    RdRS

    a

    Efeito geomtrico

    Efeito piezoresistivo6,121;42 aSa

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 6

    Extensmetro

    de Resistncia

    Condicionamento de Sinal

    Fatores

    a considerar

    Pequena variao da resistncia

    Ao Inox: Y

    500 MPa; E

    200 GPa; Y

    2,5 mm/m

    GF = 2

    R/R = 510-3 = 0,5 % no limite elstico!

    Alumnio: Y

    90 MPa; E

    70 GPa; Y

    1,3 mm/m

    GF = 2

    R/R = 2,610-3 = 0,26 % no limite elstico!

    Usualmente pretende-se uma incerteza < 1m/m (1)

    GF = 2

    R/R = 210-6 = 0,0002 %

    O valor da resistncia varia com outros fatores

    A grandeza de influncia mais importante

    a temperatura

    Devem ser usados extensmetros

    de resistncia autocompensados

    sempre que possvel

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 7

    Extensmetro

    de Resistncia

    Condicionamento de Sinal

    Integrao em Ponte de Wheatstone

    Dada a pequena variao de resistncia

    Dada a necessidade de compensar efeitos trmicos

    Aquisio,Representao e

    Armazenamento

    Amp.

    de Inst.

    +

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 8

    Determinao Experimental dos Estados de

    e

    Podem ser considerados 3 casos:

    Estado de tenso Uniaxial

    em que a direco da tenso

    conhecida

    Estado de tenso Biaxial

    em que as direces das tenses principais so conhecidas

    Estado de tenso Planar

    0;0;0 yx 0;0;0 yx

    0;0;0 yx

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 9

    Determinao Experimental dos Estados de

    e

    Estado de tenso Uniaxial 0;0;0 yx

    xx x

    yax

    xx E ay

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 10

    Determinao Experimental dos Estados de

    e

    Estado de tenso Biaxial 0;0;0 yxEEyx

    ax

    11

    yxx E 21 1xx x

    y

    y

    y

    EExy

    ay 22

    xyy E 22 1

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 11

    Determinao Experimental dos Estados de

    e

    Estado de tenso Planar

    xx x

    y

    y

    yyxyx

    xy

    xy

    0;0;0 yx

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 12

    Determinao Experimental dos Estados de

    e

    Estado de tenso Planar 0;0;0 yx

    CCCyCxC

    BBByBxB

    AAAyAxA

    cossensencoscossensencoscossensencos

    22

    22

    22

    y

    x

    yxx E 21 12EG

    xyy E 21

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 13

    Determinao Experimental dos Estados de

    e

    Estado de tenso Planar 0;0;0 yx

    12

    y

    x

    1

    2 22

    1 22

    yxyx

    22

    2 22

    yxyx

    yx 2arctg

    21

    EE21

    1

    EE12

    2

  • MIEM Inst. para Medio FGA 2014 14

    Tipos de Extensmetros de Resistncia

    Instrumentaopara Medio Medio de DeformaoExtensmetro de ResistnciaExtensmetro de ResistnciaExtensmetro de ResistnciaExtensmetro de ResistnciaExtensmetro de ResistnciaDeterminao Experimental dos Estados de e Determinao Experimental dos Estados de e Determinao Experimental dos Estados de e Determinao Experimental dos Estados de e Determinao Experimental dos Estados de e Determinao Experimental dos Estados de e Tipos de Extensmetros de Resistncia