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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(duì)隔膜泵液力端零件閥箱體進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試，了解隔膜泵零件的應(yīng)變測(cè)試過程及結(jié)果分析過程。

測(cè)試儀器

儀器采用南京聚航科技有限公司的JHDY動(dòng)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(cè)量需求，靈活設(shè)置參數(shù)。測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，自動(dòng)保存，自動(dòng)生成報(bào)表。

貼片位置的選定

通常情況下，先對(duì)被測(cè)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(cè)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(duì)閥箱體進(jìn)行動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變測(cè)試，得到零件的等效應(yīng)力值σ，對(duì)閥箱體做ANSYS靜力學(xué)分析，得出被測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值σ’。對(duì)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(cè)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(zhǎng)度的引出線；

3. 將各測(cè)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(gè)通道所連接的測(cè)點(diǎn)位置及方向，連接好筆記本電腦并啟動(dòng)；

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(dòng)平衡”按鈕進(jìn)行自動(dòng)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(cè)信號(hào)的*高頻率調(diào)整轉(zhuǎn)折頻率，使其處于被測(cè)信號(hào)*高頻率的2-5倍范圍內(nèi)；

9. 試車，開始測(cè)量，保存采集數(shù)據(jù)。

測(cè)試數(shù)據(jù)的整理

通過動(dòng)態(tài)測(cè)試軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，整理出應(yīng)變片各測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并求得該工況下閥箱體被測(cè)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(duì)照分析。

表1 閥箱體3MPa工作壓力下測(cè)量數(shù)據(jù)

由表1可得出各測(cè)點(diǎn)的平均應(yīng)變及平均應(yīng)力。

對(duì)閥箱體進(jìn)行有限元分析，以四面體實(shí)體網(wǎng)格對(duì)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(gè)，節(jié)點(diǎn)9230個(gè)，內(nèi)部腔體表面施加3MPa面壓力，可得出對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)方向處閥箱體表面的應(yīng)力值。

測(cè)試數(shù)據(jù)與有限元分析結(jié)果的對(duì)照

通過方案設(shè)計(jì)中測(cè)試數(shù)據(jù)與有限元結(jié)果的對(duì)比，對(duì)兩種不同方式得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得到如下數(shù)據(jù)。

表2 測(cè)試數(shù)據(jù)與有限元分析結(jié)果的對(duì)照表

由表2數(shù)據(jù)可以看出閥箱體測(cè)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(duì)多次測(cè)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(gè)系數(shù)范圍，相當(dāng)于對(duì)有限元分析的載荷預(yù)加一個(gè)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)。