如何大限度地提高應變片的疲勞壽命

電阻應變片的疲勞壽命是一個(gè)經(jīng)常被誤解的話(huà)題。一些客戶(hù)經(jīng)常會(huì )問(wèn)“應變片的大疲勞壽命是多少？”、”大振幅下，應變片能承受多少次加載周期？“以及材料越來(lái)越堅固（復合材料），我們需要耐久性更高的應變片等。

電阻應變片是一種久經(jīng)驗證的傳感器技術(shù)，可用于多種應用測試，如靜載荷、構件和全尺寸疲勞測試等。通過(guò)測試來(lái)改進(jìn)材料或設計，提高重量強度比，滿(mǎn)足未來(lái)的需求。

在這些試驗中，材料需要作為部件或完整產(chǎn)品在試驗機中進(jìn)行試驗，或在移動(dòng)試驗中模擬應力情況，以確保不會(huì )發(fā)生故障。

耐久性試驗過(guò)程中應變片的意外失效會(huì )導致大量的額外工作和成本。因此在此類(lèi)測試中，知道應變片能承受多少次循環(huán)加載，以及能達到什么精度是非常重要的。

其中一個(gè)制約因素是電阻箔式應變片使用的材料。箔式應變片主要測試部件是金屬柵絲。金屬柵絲在加載過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生變形，并導致電阻產(chǎn)生變化。應變片電阻的變化可通過(guò)惠斯通電橋轉換為電壓變化。

常用的電阻應變片測量柵絲是康銅或鉻鎳合金（modco）?？点~和鉻鎳合金與其他鋼鋁等金屬材料有著(zhù)相似之處，具有彈性和塑性變形區。下圖顯示了鋼在應力和應變下的變形情況。

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如果材料只在線(xiàn)性彈性區受力，則材料的變形是可逆的。對材料施加過(guò)屈服限的應力會(huì )使材料發(fā)生塑性變形。當達到該區域的特定應力值時(shí)，在外部載荷后，材料不會(huì )恢復到初始狀態(tài)——材料發(fā)生不可逆變形。這種典型的材料變形狀況同樣也存在于應變片金屬材料上！

不幸的是，屈服點(diǎn)/彈性限不能擴展，這也是電阻應變片疲勞壽命受到限制的原因之一。

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箔式應變片的疲勞壽命取決于其受到的應力。應變片在線(xiàn)性彈性區受力，材料的變形是可逆的，較低的振幅必然會(huì )增加疲勞壽命。更高的振幅，過(guò)特定的限會(huì )導致應變片失效。?

靜載荷試驗（2）中，應變片在單個(gè)方向上使用 (拉或壓)，如果過(guò)限定值，在塑性變形區其依然會(huì )提供了一個(gè)的測量值。電阻應變片的大值在PDF參數表中被規定為應變。拉向和壓向值分別規定。對于這些試驗，HBM的箔式應變片可測量1%到10%的高應變。?

大允許值也在應變片參數表中為疲勞壽命。疲勞壽命意味著(zhù)大允許振幅取決于負載循環(huán)和信號零點(diǎn)漂移公差。

一個(gè)加載循環(huán)對應規定振幅下的1x拉伸和1x壓縮。

應變

靜應變是指應變片在使用壽命內只能在單個(gè)方向進(jìn)行一次加載規定的應變。當過(guò)規定限值時(shí)，應變片可能產(chǎn)生損壞。

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在較高振幅（>4000μm/m）下使用電阻應變片進(jìn)行的測量顯示，在信號出現明顯的零點(diǎn)漂移之前，負載循環(huán)周期會(huì )出現大幅下降。例如，使用M系列應變片進(jìn)行+5200μm/m膨脹負荷試驗，循環(huán)加載周期將減少到1000次。在+7000μm/m下加載周期將縮短至100。

對于測試要求較高的負載振幅，我們建議使用光纖應變片。

如何大化應變片的疲勞壽命?

1. 減少焊錫點(diǎn)面積和焊料使用量

當向材料施加靜載荷或動(dòng)載荷時(shí)，材料的剛性區域是破壞的關(guān)鍵點(diǎn)。專(zhuān)業(yè)焊接，盡可能減少焊接點(diǎn)上的焊料，降低剛度，增加疲勞壽命。

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2. 與應變方向成90°角焊接電纜

將焊點(diǎn)的接觸面減至小，可提高其疲勞壽命。

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3. 使用柔軟的導線(xiàn)材料/導線(xiàn)。

 連接電纜是機械系統的一部分。使用大直徑的剛性電纜會(huì )增加局部剛度。使用細直徑的柔軟電纜可以降低剛度。

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?4. 使用帶外部焊接端的應變計

帶引線(xiàn)的應變片具有高的靈活性。

5. 避免使用保護層

如果要達到大疲勞壽命，也應避免使用保護層。由于它們與應變片相互作用，在特定點(diǎn)增加應力。

6. 使用較大的測量柵絲 

較大的測量柵絲可提高疲勞壽命（例如，使用6毫米柵絲而不是3毫米柵絲）。

7. 確保高質(zhì)量的粘合

使用薄粘合劑

???8. 使用封裝應變片?

?9. 疲勞壽命應變片?