XTDIC应用于传感器荷载下的性能测试

商业 来源: 2021/2/23 6:41:12 阅读:47

传感器在工业实践中最为常用,其广泛应用于各种工业自控系统。传感器构件在受压易变形,因此需要对变形量进行测量,以便于进行合理的结构设计和负载能力评估。某高校科研实验室拟研究圆柱传感器受力压缩变形量,采用新拓三维XTDIC应变测量系统采集图像并进行数据分析,达到分析试样负载性能的目的。

 

测量难题

传统的接触式变形测量手段,准备工作复杂,仪器线路布设繁琐,适用于点测量或者线测量,难以进行全场位移和全场应变测量。

  • 接触式测量适用于测量单点单向的应变,不能进行全场检测。

  • 只能凭借仿真和模拟结果,预估应变位置然后进行粘贴,存在较大误差。

  • 无法检测试样表面任一点的变形数据,并绘制曲线。

三维光学测量方案

XTDIC系统结合数字图像相关技术(DIC)与双目立体视觉技术,通过追踪物体表面的散斑图像,实现变形过程中物体表面的三维坐标、位移场及应变场的测量,具有便携、速度快、精度高、易操作等特点;

 

测试分三部分进行:

1、圆柱形传感器内部结构件放置于压力试验机,从0KN持续加载至300KN,分析加载过程中的位移量以及线应变。

2、台秤内部悬梁结构,放置重物稳定时采集图像作为基准状态,取下重物作为对比状态,分析悬臂梁被重物所压边缘处垂直位移量。

3、阀芯安装于机台上,加压时其表面膨胀,泄压时憋缩,分析该过程中阀芯表面中心点的位移量。

实验前制斑。实验采用圆筒传感器试件,实验开始前对试件表面进行制备散斑,作为DIC数据采集的变形信息载体。

 

XTDIC系统进行三次采集

1、将喷涂好的圆柱形传感器试样放置于压力加载试验机,压头与试样接触时作为初始状态,XTDIC系统以3帧/秒的速度开始采集,直至加压至300KN。

 

2、将喷涂好的台秤悬臂梁构件放置于桌面,一端施加2KG重物,稳定后相机采集10张图像作为初始状态;将重物快速拿去,恢复后相机采集10张图像作为对比状态。

 

3、将喷涂好散斑的阀芯安装于机台上后,相机以10帧/秒的速度开始采集,此时加载机台同步逐渐加压,至膨胀维持后泄压,相机结束采集。

 

数据分析

1、圆柱形传感器机构加载实验。计算完成后,在圆柱形表面取纵向10mm标距段,其变化量约为0.01mm,线应变约为1000个微应变,与实际测试结果相符。

 

 

 

2、台秤悬臂机构测试。计算完成后取秤砣附近某点,分析其Z方向位移量约为0.7mm,与实际测试结果相符。

 

3、阀芯涨形实验。计算出完成后去阀片表面中点,分析其Z向最大位移量约为0.07mm,与实际测试结果相符。

 

基于传感器压缩变形实验,结合新拓三维XTDIC采集到的逐级加载过程中的试件变形图片,并对试件表面受力变形全过程位移场分布、特点等进行分析研究,计算获得了准确的试件表面变形真实形态、变形位置、位移曲线等数字化信息,为进一步直接、准确地建立传感器构件的变形分析模型,以及进一步研究构件的受压变形特征,调整构件性能提升机械负载能力有着重要的意义和价值。



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