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日本KYOWA共和KFGS通用箔式應變片KFGS-10-120-D16-11的應用案例

KFGS-10-120-D16-11 屬于共和 KFGS 系列通用箔式應變片,型號參數(shù)含義:10 代表 10mm 長度敏感柵,120 為行業(yè)通用 120Ω 標稱電阻,D16 為 0°/90° 正交雙軸應變花,末尾數(shù)字 11 適配線膨脹系數(shù) 11×10??/℃的碳鋼、普通鋼材,搭載 SELCOM 鋼材專用溫度自補償技術,搭配 14μm 超薄聚酰亞胺基底。該應變花可同步采集構件縱向、橫向兩組正應變,通過數(shù)據換算得出主應力與剪切應力;10mm 長柵能夠采集大面積平均應變,適配鋼結構、工程機械、壓力容器、壓力管道、大型機床寬厚鋼構件的復合應力檢測。下文分六大落地工程案例完整介紹。

案例一:工程機械挖掘機動臂、斗桿復合應力靜態(tài)加載試驗

應用場景

中型挖掘機動臂、斗桿采用厚鋼板焊接成型,作業(yè)過程中同時承受拉伸、彎曲、剪切復合載荷,僅使用單軸應變片無法完整還原平面應力狀態(tài)。采用正交雙軸應變花可同步采集雙向應變,計算主應力與剪應力,校核板材過渡區(qū)、焊接焊縫的結構強度,為臂架輕量化優(yōu)化設計提供實測數(shù)據支撐。

選型適配理由

  1. 10mm 長敏感柵適配挖掘機厚鋼板與寬焊縫區(qū)域,采集焊縫周邊大范圍平均應變,避免局部應力集中點位單點測量數(shù)據失真;

  2. D16 正交 0°/90° 雙軸一體布局,單次貼片即可同步獲取縱向、橫向兩組應變數(shù)值,直接計算剪切應力,無需多片單軸應變片疊加粘貼,大幅簡化貼片施工工序;

  3. 11# 鋼材專屬溫度自補償規(guī)格,匹配挖掘機 Q355 碳鋼母材,室內加載試驗 10~100℃溫度區(qū)間溫漂極低,無需額外粘貼補償片,簡化半橋測試電路搭建。

實測實施流程

  1. 測點預處理:選取動臂上下蓋板焊縫過渡區(qū)域、斗桿根部高載荷點位,打磨至金屬光亮表層,脫脂清潔去除油污、銹蝕粉末;

  2. 貼片固化:采用共和 CC-33A 快干膠粘貼 KFGS-10-120-D16-11 應變花,利用基底對位標線對齊臂架軸向與垂直軸向,室溫靜置 30 分鐘完成固化;

  3. 布線數(shù)據采集:引線連接共和 PCD-400B 多通道動態(tài)應變儀,搭建半橋測量電路,開展分級靜態(tài)加載試驗,分別采集空載、額定載荷、1.25 倍超載工況下雙向應變數(shù)據;

  4. 數(shù)據處理分析:依托雙軸應變數(shù)值計算構件平面主應力、剪應力,將實測應力數(shù)據與有限元仿真應力云圖比對,修正臂架板材厚度、焊縫坡口結構設計。

應用成效

單次試驗貼片數(shù)量減少 50%,貼片與設備調試總時長縮短 40%;10mm 長柵有效抵消焊縫局部應力突變帶來的數(shù)據離散問題,實測試驗數(shù)據與仿真計算誤差控制在 5% 以內,為挖掘機臂架輕量化減材優(yōu)化提供精準可靠的實測依據。

案例二:工業(yè)碳鋼壓力輸送管道車載載荷長期動態(tài)應力監(jiān)測

應用場景

廠區(qū)跨公路埋地 L360 碳鋼壓力輸送管道,長期承受重型車輛碾壓、介質內部壓力、土壤擠壓多重復合載荷,管道橫截面同時存在軸向、環(huán)向雙向應力。需要長期不間斷動態(tài)監(jiān)測雙向應變,評估管道疲勞損傷程度,預判焊縫開裂失效風險,保障廠區(qū)壓力管線長期安全穩(wěn)定運行。

選型適配理由

  1. 10mm 長柵適配管道 6.5mm 厚管壁,大面積柵絲可以抵消管壁輕微腐蝕、表面凹凸不平帶來的測量誤差,數(shù)據穩(wěn)定性更強;

  2. D16 雙軸一體布局可同步采集管道軸向應變與環(huán)向應變,完整還原管道平面應力狀態(tài),精準計算介質內壓、車輛碾壓載荷耦合產生的剪切應力;

  3. 改性聚酰亞胺基底防潮耐濕性能優(yōu)異,埋地管道潮濕土壤環(huán)境下無需多層防水防護涂層,長期絕緣性能穩(wěn)定;11# 碳鋼自補償規(guī)格匹配管線碳鋼材質,晝夜溫差變化環(huán)境下零點漂移極小,適合長達數(shù)月無人值守連續(xù)監(jiān)測。

實測實施流程

  1. 管道測點開挖處理:選定公路正下方管道截面,打磨管道外壁上下、左右共 4 處監(jiān)測點位,徹底清除表層銹蝕層;

  2. 貼片與多層防護:使用 EP-340 中溫環(huán)氧粘接膠粘貼應變花,完全固化后涂抹共和專用防水防護膏,隔絕土壤水汽、泥水侵蝕;

  3. 搭建長期在線監(jiān)測系統(tǒng):應變片引出導線接入工業(yè)級動態(tài)應變采集儀,設置 100Hz 采樣頻率,持續(xù)采集貨車通行時管道動態(tài)應變波形,設備自動記錄峰值應變數(shù)值、應變循環(huán)次數(shù);

  4. 管道疲勞壽命評估:結合雙向應變循環(huán)監(jiān)測數(shù)據計算管道等效疲勞應力,判定管線剩余使用壽命,依據監(jiān)測結果制定管道加固、局部更換檢修方案。

應用成效

實現(xiàn)管道軸向、環(huán)向雙向應力同步連續(xù)監(jiān)測,無需分兩次貼片分別測量;濕熱埋地惡劣工況下連續(xù)監(jiān)測 6 個月,應變片絕緣電阻無明顯衰減,零點漂移穩(wěn)定控制在 ±20με 以內,可精準捕捉重型貨車碾壓產生的瞬時峰值應力,提前預警 2 處管道焊縫高疲勞風險點位,規(guī)避管線泄漏安全事故。

案例三:大型鋼結構廠房 H 型鋼主梁、承重鋼柱靜載強度堆載校核試驗

應用場景

新建鋼結構廠房 H 型鋼主梁、承重鋼柱,竣工驗收階段需開展靜力堆載試驗,檢測鋼梁跨中、梁柱焊接連接節(jié)點雙向彎曲應力,驗證鋼結構整體承載能力是否滿足國家設計規(guī)范要求,排查焊接節(jié)點應力超標、結構強度不足等安全隱患。

選型適配理由

  1. 廠房 H 型鋼腹板、翼緣板板材厚度較大,10mm 長敏感柵覆蓋測量范圍更廣,采集大面積平均應變,避免型鋼表面軋制紋理、微小焊接缺陷造成單點測量數(shù)據偏差;

  2. D16 正交雙軸應變花可同步測量鋼梁軸向彎曲應變、橫向約束應變,計算焊接節(jié)點復合主應力,完整評估梁柱連接節(jié)點真實受力狀態(tài);

  3. 11# 碳鋼溫度自補償規(guī)格適配廠房 Q235、Q355 材質 H 型鋼,廠房露天環(huán)境晝夜溫差波動下,無額外溫度漂移干擾,堆載試驗過程中無需頻繁停機校準電橋零點。

實測實施流程

  1. 測點打磨清潔:選取鋼梁跨中底部、梁柱 T 型焊接節(jié)點、鋼柱中部承重區(qū)域作為監(jiān)測點位,打磨去除油漆、氧化層,酒精脫脂晾干;

  2. 貼片固化防護:使用共和 CC-33A 快干膠粘貼雙軸應變花,對齊型鋼受力主方向,固化后薄涂一層防護膏,隔絕室外露水、粉塵;

  3. 靜力分級堆載測試:應變片接入靜態(tài)應變采集儀,從零荷載開始分級堆載,每級荷載穩(wěn)定靜置 10 分鐘后記錄雙向應變數(shù)值,直至達到 1.4 倍設計荷載;

  4. 數(shù)據合規(guī)校核:根據雙向應變數(shù)據計算構件最大主應力、剪應力,對比鋼結構設計規(guī)范許用應力數(shù)值,判斷主梁、鋼柱承載性能是否達標,對應力超標節(jié)點提出加固整改方案。

應用成效

一套應變花即可完成測點雙向應力采集,對比兩片單軸應變片組合貼片,施工效率提升一倍;廠房晝夜溫差變化下全程零點穩(wěn)定,堆載試驗全程僅需 1 次初始橋路平衡校準,大幅縮短竣工驗收試驗周期,精準識別多處梁柱焊接節(jié)點應力余量不足問題,為廠房鋼結構竣工驗收提供權威實測檢測報告。


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