fa دفتر اصفهان : ۳۲۳۷۲۵۵۰-۰۳۱ دفتر تهران : ۶۶۰۸۳۰۷۹-۰۲۱ ۸:۰۰-۱۸:۰۰
fa دفتر اصفهان : ۳۲۳۷۲۵۵۰-۰۳۱ دفتر تهران : ۶۶۰۸۳۰۷۹-۰۲۱ ۸:۰۰-۱۸:۰۰
مشاوره مهندسی
کارشناسان مجرب
انتخاب صحیح
بالاترین کیفیت
خرید مطمئن
رضایت مشتری
ورودعضویت
0
تعداد: 0
مجموع: تومان0
نمایش سبد خریدتسویه حساب

کرنش سنج

کرنش سنج

روزانه مدل های جدیدی از هواپیما، اتومبیل و یا قطار ساخته می‌شود. آنها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که سبک‌تر بوده و بتوانند به سرعت‌های بالاتر و مصرف سوخت پایین‌تر دست یابند. طراحی سبک‌تر و کارآمدتر با انتخاب مواد سبک‌تر و ساخت اجزای نازک‌تر و با حجم کمتر امکان پذیر است. اما در صورتی که استحکام قطعات به اندازه کافی نباشد، ایمنی و سلامت آنها به خطر می‌افتد. و اگر فقط به استحکام محصولات توجه شود، وزن آنها افزایش یافته و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. بنابراین هماهنگی میان ایمنی و اقتصاد یک فاکتور مهم در بخش طراحی است.

برای طراحی یک قطعه در حالی که هماهنگی میان ایمنی و اقتصاد برآورده شود باید تنش اعمالی به آن را بدست آورد. در حال حاضر با توجه به سطح تکنولوژی موجود اندازه‌گیری مقدار تنش به صورت مستقیم وجود ندارد. بنابراین مقدار کرنش روی سطح قطعه به منظور مشخص کردن مقدار تنش داخلی قطعه اندازه‌گیری می‌شود. کرنش سنج‌ها از المان‌های مورد استفاده در اندازه‌گیری کرنش سطح قطعه هستند.

محاسبه تئوری کرنش

تنش نیرویی است که توسط جسم برای پاسخ دادن به نیروی اعمالی خارجی (P) به وجود می‌آید. همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌شود اگر جسمی در معرض یک نیروی خارجی از بالا قرار گیرد، آن جسم یک نیروی داخلی ایجاد می‌کند تا شکل اصلی خود را حفظ کرده و نیروی خارجی را دفع کند. این نیروی مقابله کننده با نیروی خارجی را نیروی داخلی نامیده و از تقسیم کردن این نیرو بر مساحت سطح مقطع جسم، تنش بدست می‌آید.

strain-formula

strain of external force.png

تنش به وجود آمده در جسم برای مقابله با نیروی خارجی

از آنجایی که جهت نیروی خارجی عمود بر سطح مقطع جسم است، تنش به وجود آمده تنش عمودی نامیده می‌شود.

وقتی یک میله تحت کشش قرار می‌گیرد، طول آن به اندازه ?L زیاد می‌شود. نسبت این تعییر طول به طول اولیه میله (L) را کرنش می‌نامند و با ? نشان می‌دهند.

strain-formula-1

 

strain1

کرنش به وجود آمده در جسم به واسطه اعمال نیروی خارجی

 

قطر میله کشیده شده کاهش می‌یابد. بنابرین کرنش در راستای قطر به صورت زیر تعریف می‌شود.

strain-formula-2

کرنش در راستای عمود بر نیروی خارجی، کرنش جانبی نامیده می‌شود. در بیشتر مواد نسبت کرنش جانبی به کرنش طولی در حدود 3/0 است و این نسبت، نسبت پواسون نامیده می‌شود.

به صورت قراردادی کرنش کششی با علامت مثبت و کرنش فشاری با علامت منفی نشان داده می‌‌شود.

در مواد مختلف ارتباط میان کرنش و تنش با آزمایش کردن بدست می‌آید. شکل زیر این ارتباط را برای فولاد معمولی نشان می‌دهد. محدوده‌ای که ارتباط میان تنش و کرنش به صورت خطی است، محدوده الاستیک نامیده می‌شود. ثابت تناسب (E) میان تنش و کرنش در فرمول زیر مدول یانگ نامیده می‌شود و مقدار آن به جنس مواد بستگی دارد.

diagram-strain

ارتباط میان تنش و کرنش

 

strain-formula-3

از مطالب بالا این گونه استنباط می‌شود که می‌توان مقدار تنش را به صورت غیر مستقیم و با اندازه‌گیری کرنش به وجود آمده در اثر اعمال نیروی خارجی بدست آورد.

 

ساختار کرنش سنج‌ها

انواع مختلفی از کرنش سنج‌ها وجود دارد. ساختار عمومی آنها عبارت است از:

1) عنصر حساس رشته‌ای که از یک ورقه فلزی مقاومتی با ضخامت ?m 6-3 تشکیل شده است

2) لایه پایه پلاستیکی با ضخامت ?m 16-15 که ورقه فلزی روی آن قرار می‌گیرد

3) و یک غشاء ورقه‌ای روی آنها

strain-stracture

ساختار عمومی کرنش سنج‌ها

 

نحوه کار کرنش سنج‌ ها

کرنش سنج ها را باید خیلی محکم به جسمی که باید کرنش آن اندازه‌گیری شود، متصل کرد. بنابراین ورقه فلزی مقاومتی مطابق با کرنش جسم، تحت کشش یا انقباض قرار می‌گیرد. در اکثر فلزات کشش یا انقباض مکانیکی باعث تغییرات در مقاومت الکتریکی آنها می‌شود. کرنش سنج ها از این قانون برای اندازه‌گیری کرنش استفاده می‌کنند. معمولاً جنس عنصر حساس کرنش سنج ها، از آلیاژ نیکل-مس است. در این آلیاژها نرخ تغییرات مقاومت متناسب با کرنش اعمال شده به آنها است.

strain-formula-4

 

در معادله بالا R مقاومت اصلی کرنش سنج بر حسب اهم، ΔR تغییر در مقاومت الکتریکی با توجه به کشش و یا انقباض کرنش سنج بر حسب اهم، K فاکتور کرنش سنج و ε کرنش است. فاکتور کرنش سنج‌ها متفاوت بوده و بستگی به جنس عنصر فلزی آنها دارد. در آلیاژ نیکل-مس مقدار این فاکتور در حدود 2 است. از آنجایی که کرنش یک پدیده غیر قابل مشاهده و بی‌نهایت کوچک است، تغییر در مقاومت الکتریکی به وجود آمده در اثر کرنش نیز خیلی کوچک است. بنابراین اندازه‌گیری تغییر مقاومت به وسیله اهم‌مترهای سنتی بسیار سخت است.

strain-gauge-sensor

درباره نویسنده

2 پاسخ
  1. forough

    سلام
    من میخوام برای پایان نامه کارشناسی ارشد مکانیک روی طراحی و ساخت کرنش سنج ها کار کنم،میخواستم بدونم آیا این موضوع جای کار داره؟بنظر شما چه مبحث جدید و خوبی در این زمینه هست که میشه روی آن کار کرد؟
    با تشکر

    1. سید محمد حجازی
      سید محمد حجازی

      با سلام
      گروه پینیون در انتخاب نوع کرنش سنجها، عملکرد ، نحوه کار و روش اتصال این سنسور ها مجرب بوده و هرگونه مشاوره ای را پذیرا می باشد.

      اما با توجه به تجربیات این گروه ونیاز امروز کشور و طرح های خلاقانه جدید اگر پروژه دانشجویی شما به سنسور های پیزوالکتریک معطوف بشه بسیار مفید تر و کارآمد خواهد بود.
      در این باره این خبر رو مطالعه بفرمایین:
      تامین برق از کاشی های سینتیک (kinetic tiles)

یک دیدگاه بگذارید

59 − 55 =