隔膜泵液力端零件閥箱體動態(tài)應變測試

隔膜泵是固液兩相介質輸送的關鍵設備，應用于大型石化、煤化工、冶金及建材等領域。本文主要是對隔膜泵液力端零件閥箱體進行動態(tài)應變測試，了解隔膜泵零件的應變測試過程及結果分析過程。
測試儀器儀器采用南京聚航科技有限公司的jhdy動態(tài)應變儀，模塊化設計，通道數(shù)可達數(shù)百，并保持同步。軟件操作，根據(jù)測量需求，靈活設置參數(shù)。測量數(shù)據(jù)實時同步，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強度計算，根據(jù)分析結果的應力云圖，選擇零件表面應力較大的位置進行貼片。零件表面一般屬于兩向應力狀態(tài)，故貼90°應變花。如果想準確的測量零件的主應力方向，需要貼60°或45°應變花。
實驗方案設計
對閥箱體進行動態(tài)電阻應變測試，得到零件的等效應力值σ，對閥箱體做ansys靜力學分析，得出被測點的應力值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系，使應變測試與ansys分析成互為驗證之法。
實驗基本步驟
1. 貼片前準備工作，如用砂紙打磨零件，丙酮擦拭油污等；
2. 粘貼電阻應變片和接線端子，焊接好引出線，用萬用表檢查各焊點虛實，并預留出足夠長度的引出線；
3. 將各測點應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. 將應變儀各接線連好，記錄每個通道所連接的測點位置及方向，連接好筆記本電腦并啟動；
5. 打開應變儀電源。
6. 預熱30min左右；
7. 平衡調節(jié)：將功能選擇開關置“設置”鍵，按“自動平衡”按鈕進行自動調節(jié)，平衡表頭指向零；如果效果仍不是太好，調節(jié)微調按鈕至平衡；
8. 轉折頻率調整：根據(jù)被測信號的較高頻率調整轉折頻率，使其處于被測信號較高頻率的2-5倍范圍內；
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)進行分析，整理出應變片各測點的測量數(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1
43.45
42.78
41.46
40.61
41.96
45.17
測點2
27.63
33.44
27.87
30.14
27.49
30.33
測點3
23.82
22.41
26.11
26.02
25.00
24.97
測點4
48.93
50.94
47.25
51.44
50.35
51.72
由表1可得出各測點的平均應變及平均應力。
對閥箱體進行有限元分析，以四面體實體網(wǎng)格對閥箱體有限元模型進行劃分，網(wǎng)格大小為20mm，共劃分單元43577個，節(jié)點9230個，內部腔體表面施加3mpa面壓力，可得出對應測點方向處閥箱體表面的應力值。
測試數(shù)據(jù)與有限元分析結果的對照
通過方案設計中測試數(shù)據(jù)與有限元結果的對比，對兩種不同方式得到的數(shù)據(jù)進行對比分析，得到如下數(shù)據(jù)。
表2 測試數(shù)據(jù)與有限元分析結果的對照表
位置
測點1
測點2
測點3
測點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，修訂有限元計算得邊界條件，或給出有限元分析計算結果與零件實際應力間的一個系數(shù)范圍，相當于對有限元分析的載荷預加一個工況系數(shù)，使有限元分析結果在滿足此工況系數(shù)情況下達到零件的安全系數(shù)。
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