隔膜泵液力端零件閥箱體動態應變測試

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動態應變儀，模塊化設計，通道數可達數百，并保持同步。軟件操作，根據測量需求，靈活設置參數。測量數據實時同步，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，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：將功能選擇開關置“設置”鍵，按“自動平衡”按鈕進行自動調節，平衡表頭指向零；如果效果仍不是太好，調節微調按鈕至平衡；
8. 轉折頻率調整：根據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，保存采集數據。
測試數據的整理
通過動態測試軟件對采集的數據進行分析，整理出應變片各測點的測量數據，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據為例進行對照分析。
表1 閥箱體3mpa工作壓力下測量數據
采集數據1
采集數據2
采集數據3
采集數據4
采集數據5
采集數據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，以四面體實體網格對閥箱體有限元模型進行劃分，網格大小為20mm，共劃分單元43577個，節點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。
測試數據與有限元分析結果的對照
通過方案設計中測試數據與有限元結果的對比，對兩種不同方式得到的數據進行對比分析，得到如下數據。
表2 測試數據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數據可以看出閥箱體測試數據及有限元計算數據的誤差大小，并可根據對多次測量數據的分析，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范圍，相當于對有限元分析的載荷預加一個工況系數，使有限元分析結果在滿足此工況系數情況下達到零件的安全系數。
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