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