隔膜泵液力端零件閥箱體動態(tài)應(yīng)變測試

隔膜泵是固液兩相介質(zhì)輸送的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)用于大型石化、煤化工、冶金及建材等領(lǐng)域。本文主要是對隔膜泵液力端零件閥箱體進(jìn)行動態(tài)應(yīng)變測試，了解隔膜泵零件的應(yīng)變測試過程及結(jié)果分析過程。
測試儀器儀器采用南京聚航科技有限公司的jhdy動態(tài)應(yīng)變儀，模塊化設(shè)計(jì)，通道數(shù)可達(dá)數(shù)百，并保持同步。軟件操作，根據(jù)測量需求，靈活設(shè)置參數(shù)。測量數(shù)據(jù)實(shí)時同步，自動保存，自動生成報表。
貼片位置的選定
通常情況下，先對被測零件做ansys強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)分析結(jié)果的應(yīng)力云圖，選擇零件表面應(yīng)力較大的位置進(jìn)行貼片。零件表面一般屬于兩向應(yīng)力狀態(tài)，故貼90°應(yīng)變花。如果想準(zhǔn)確的測量零件的主應(yīng)力方向，需要貼60°或45°應(yīng)變花。
實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
對閥箱體進(jìn)行動態(tài)電阻應(yīng)變測試，得到零件的等效應(yīng)力值σ，對閥箱體做ansys靜力學(xué)分析，得出被測點(diǎn)的應(yīng)力值σ’。對比二者相同位置處的σ與σ’是否相同，并比較差值（σ-σ’）/σ的大小，經(jīng)分析給出二者之間關(guān)系，使應(yīng)變測試與ansys分析成互為驗(yàn)證之法。
實(shí)驗(yàn)基本步驟
1. 貼片前準(zhǔn)備工作，如用砂紙打磨零件，丙酮擦拭油污等；
2. 粘貼電阻應(yīng)變片和接線端子，焊接好引出線，用萬用表檢查各焊點(diǎn)虛實(shí)，并預(yù)留出足夠長度的引出線；
3. 將各測點(diǎn)應(yīng)變片接線端子處的引線與電橋連接好，一般選1/4橋兩線接法；
4. 將應(yīng)變儀各接線連好，記錄每個通道所連接的測點(diǎn)位置及方向，連接好筆記本電腦并啟動；
5. 打開應(yīng)變儀電源。
6. 預(yù)熱30min左右；
7. 平衡調(diào)節(jié)：將功能選擇開關(guān)置“設(shè)置”鍵，按“自動平衡”按鈕進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，平衡表頭指向零；如果效果仍不是太好，調(diào)節(jié)微調(diào)按鈕至平衡；
8. 轉(zhuǎn)折頻率調(diào)整：根據(jù)被測信號的較高頻率調(diào)整轉(zhuǎn)折頻率，使其處于被測信號較高頻率的2-5倍范圍內(nèi)；
9. 試車，開始測量，保存采集數(shù)據(jù)。
測試數(shù)據(jù)的整理
通過動態(tài)測試軟件對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，整理出應(yīng)變片各測點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)，并求得該工況下閥箱體被測表面的平均應(yīng)變值。下面僅以閥箱體處于3mpa工作壓力下的一組采集數(shù)據(jù)為例進(jìn)行對照分析。
表1 閥箱體3mpa工作壓力下測量數(shù)據(jù)
采集數(shù)據(jù)1
采集數(shù)據(jù)2
采集數(shù)據(jù)3
采集數(shù)據(jù)4
采集數(shù)據(jù)5
采集數(shù)據(jù)6
測點(diǎn)1
43.45
42.78
41.46
40.61
41.96
45.17
測點(diǎn)2
27.63
33.44
27.87
30.14
27.49
30.33
測點(diǎn)3
23.82
22.41
26.11
26.02
25.00
24.97
測點(diǎn)4
48.93
50.94
47.25
51.44
50.35
51.72
由表1可得出各測點(diǎn)的平均應(yīng)變及平均應(yīng)力。
對閥箱體進(jìn)行有限元分析，以四面體實(shí)體網(wǎng)格對閥箱體有限元模型進(jìn)行劃分，網(wǎng)格大小為20mm，共劃分單元43577個，節(jié)點(diǎn)9230個，內(nèi)部腔體表面施加3mpa面壓力，可得出對應(yīng)測點(diǎn)方向處閥箱體表面的應(yīng)力值。
測試數(shù)據(jù)與有限元分析結(jié)果的對照
通過方案設(shè)計(jì)中測試數(shù)據(jù)與有限元結(jié)果的對比，對兩種不同方式得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，得到如下數(shù)據(jù)。
表2 測試數(shù)據(jù)與有限元分析結(jié)果的對照表
位置
測點(diǎn)1
測點(diǎn)2
測點(diǎn)3
測點(diǎn)4
δ
16.66%
13.75%
22.70%
17.22%
由表2數(shù)據(jù)可以看出閥箱體測試數(shù)據(jù)及有限元計(jì)算數(shù)據(jù)的誤差大小，并可根據(jù)對多次測量數(shù)據(jù)的分析，修訂有限元計(jì)算得邊界條件，或給出有限元分析計(jì)算結(jié)果與零件實(shí)際應(yīng)力間的一個系數(shù)范圍，相當(dāng)于對有限元分析的載荷預(yù)加一個工況系數(shù)，使有限元分析結(jié)果在滿足此工況系數(shù)情況下達(dá)到零件的安全系數(shù)。
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