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ANÁLISE DE TENSÕES E DEFORMAÇÕESEXTENSOMETRIA ELÉTRICA-STRAIN GAGES

SILVIO TADO ZANETIC

Fonte amplificadora

“Extensometria é a técnica de medição de deformações na superfície dos corpos.”

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCKXIoJmJjccCFcmZHgod-VwFCA&url=http://www.jrdltd.com/uk/?page=services,strain-gauge-installation&ei=snO_VaWnJcmzevm5lUA&bvm=bv.99261572,d.dmo&psig=AFQjCNE860-JMEvl_oh2AqUmfIaxLoWiCA&ust=1438696666870239

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCKXIoJmJjccCFcmZHgod-VwFCA&url=http://www.tncelectronics.co.uk/?page_id=84&ei=snO_VaWnJcmzevm5lUA&bvm=bv.99261572,d.dmo&psig=AFQjCNE860-JMEvl_oh2AqUmfIaxLoWiCA&ust=1438696666870239

http://www.ni.com/white-paper/3092/en/

http://www.b2bicdesign.com/strain-gage-service.htm

http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.intertechnology.com/Vishay/images/P3.jpg&imgrefurl=http://www.intertechnology.com/Vishay/&h=276&w=216&tbnid=c7T7AA8XDAmKqM:&zoom=1&docid=pX4U2C2p3OpB5M&hl=pt-BR&ei=TPYZVdqLFcOMsQTS_4KwBg&tbm=isch&ved=0CEMQMyg7MDs4yAE

EXTENSOMETRIA-VIA STRAIN GAUGES

ANÁLISE DE TENSÕES• tensão por carregamento• Tensão residual• monitoramento

CÉLULAS DE CARGA• peso-massa• Força• Torque• Pressão• esforços

Avaliação da integridade estrutural sob o ponto de vista de tensões, em peças solicitadas estática e dinamicamente.

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EXTENSOMETRIA-STRAIN GAUGES

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Strain Gage (ou Gauge)=Extensômetro: Sensores utilizados para medições de força temimportantes aplicações em ciências, engenharia e tecnologias, tais como em ensaios deresistência dos materiais ; análise de tensões em estruturas .

APLICAÇÕES


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Resumo-Histórico

• 1856-William Thomson (Lord kelvin), verificou que condutores de cobre e ferro sujeitosà solicitação mecânica de tração, a resistência elétrica que percorria esses condutores

R=f(,L,A) ou R=𝜌𝐿

𝐴

• Entre 1930 a 1940 Roy Carlson realmente aplicou o princípio na construção deextensômetro de fio, como são utilizados hoje;

• Em 1937-39, Edward Simmons e Arthur Ruge, trabalhando independentementeutilizaram pela primeira vez fios metálicos colados à superfície de um corpo de provapara medida de deformações.

• Em 1952-Saunders-Roe [lamina]• Em 1960- Masen-semi-conductor• Em 1990-Soldáveis


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Resultados do experimento de Lord Kelvin:• Resistência Elétrica do cobre e ferro

quando submetido à tensões, segundo a equação

𝑹 = 𝝆𝑳

𝑨

• 1- Resistência do fio varia em função da deformação;• 2-Materiais diferentes tem sensibilidades diferentes;• 3-A ponte de Wheatstone pode ser usada para medir

essas variações.


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Análise experimental de estruturas via strain gages permite:• Validar os cálculos através de modelos analíticos

• Prever melhorias no projeto de novas e antigas estruturas• Avaliar a ação de esforços não previstos.

Etapas clássicas de um projetoa) Modelagem-Idealização (CAD): definição da geometria, cargas, vinculações,

materiais, etc;b) Análise do modelo (CAE): cálculo das tensões, deformações, deslocamento ,

dimensionamento, critérios de resistência, rigidez, estabilidade, segurança, etc.;

c) Construção-projeto definitivo (CAM): detalhamento, fabricação, montagem, funcionamento, manutenção, etc.;

d) Testes (CAT): monitoração, análise experimental.


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Principais campos de aplicação• Ensino• Pesquisa• Indústria

O que medir?• Unidirecional

• Estado bi-dimensional de Tensões• Medições são feitas na superfície

• Dificuldades• A deformação não é medida no

ponto mas ao longo de um comprimento;

Deformação: 𝝐 =𝜹𝑳

𝑳

Tensão x deformação


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Efeito do Coeficiente de Poisson(Relação entre a deformação transversal e a longitudinal)


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BASE: (polímeros) poliamida,epóxi, fibra de vidro, poliéster, papel,etc;FIO (elemento resistivo) Constantan,Advance,Nicromo V, Karma, Isoelástic, etc;SEMICONDUTORES (sensores piezoresistivos-mudança de resistência e piezoelétricos-geram tensões): silício, germânio.


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FUNDAMENTOS DOS SG

∆𝑹 =𝝏𝑹

𝝏𝒍∆𝒍 +

𝝏𝑹

𝝏𝑨∆𝑨 + (

𝝏𝑹

𝝏𝝆)∆𝝆


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∆𝑅

𝑅= 𝑘𝑒𝐿


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CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS


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Valores Típicos de Especificação


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A escolha correta• Dimensão do extensômetro

• Geometria da grade• Tipo de extensômetro

(Consideração mais importante)

Ex. de erro por ter sido escolhido um SG dedimensão maior do que o da regiãoconcentração de tensão.

Para pontos de medição muito pequenos


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• Os catálogos dos fabricantes (MM;Kyowa; HBM) são bem detalhados, possuem toda informação para a escolha correta.

Sistema de codificação de extensômetro utilizado pela MM-Measurements Group. Inc.


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HBMHottinger Baldwin

Messtechnik.


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De acordo com o estado de tensões


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CIRCUITO TIPO PW PARA MEDIDA DE DEFORMAÇÕES

• As ligações em PW são feitas substituindo seus braços pelos S.G’s, chamados ativos:• Conforme o número de braços teremos ligações ou montagens em ¼ de ponte, ½

ponte e ponte completa.


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EXEMPLOS


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TORÇÃOEIXO-ÁRVORE


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INSTALAÇÃO DOS SG


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METAIS

NÃO METAIS

• CONCRETO• VIDRO• PLÁSTICO• MADEIRA• BORRACHA


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