當(dāng)前位置：首頁 > 行業(yè)應(yīng)用 > 采用應(yīng)變計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)粘結(jié)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)
如何對(duì)結(jié)構(gòu)粘結(jié)狀況進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控？通過結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM），是否能夠在早期檢測(cè)到損傷？
RWTH亞琛大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)和輕型建筑研究所的研究人員正在研究這些問題。采用專門定制的應(yīng)變計(jì)，通過后處理補(bǔ)償計(jì)算獲取偏差。
問題
為了檢測(cè)粘結(jié)接頭的結(jié)構(gòu)狀況并確保可靠的力傳遞，需要一個(gè)能夠補(bǔ)償微小偏差的應(yīng)變計(jì)。
解決方案
定制應(yīng)變計(jì)測(cè)量柵絲在測(cè)量位置周圍提供了均勻的應(yīng)變分布，以提高測(cè)量精度。
結(jié)果
通過使用定制的測(cè)量柵絲，即使是很小的應(yīng)變變化也可記錄下來。通過測(cè)量柵絲之間的精確布置，可以將測(cè)量值校正到所需位置。
粘合接頭無法通過無損方式進(jìn)行測(cè)試。如何對(duì)粘結(jié)接頭進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，記錄其結(jié)構(gòu)狀況，確保可靠的力傳遞？
這種監(jiān)測(cè)可以通過單個(gè)應(yīng)變計(jì)完成，該應(yīng)變計(jì)安裝到一個(gè)對(duì)損傷特別敏感的位置，即所謂的零應(yīng)變點(diǎn)[1]。其特點(diǎn)是，如果粘合沒有損壞，則不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變。一旦損傷發(fā)生，應(yīng)變分布就會(huì)移動(dòng)，并且可以記錄清晰的測(cè)量信號(hào)。
這種健康監(jiān)測(cè)方法的挑戰(zhàn)是將應(yīng)變計(jì)盡可能精確地定位在先前計(jì)算的位置。然而，小的錯(cuò)位（<200μm）和粘合厚度的變化都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)發(fā)生偏差。必須校正由此產(chǎn)生的應(yīng)變變化。
為了測(cè)量幾個(gè)定義點(diǎn)處的應(yīng)變分布，亞琛大學(xué)與HBM合作設(shè)計(jì)了應(yīng)變計(jì)。測(cè)量柵絲縱向偏移0.5 mm，并在基底上彼此相鄰布置（見圖2）。
為了評(píng)估其適宜性，將開發(fā)的應(yīng)變計(jì)安裝在粘結(jié)接口的兩側(cè)，并在拉伸試驗(yàn)中加載使粘結(jié)接頭失效。正如預(yù)期的那樣，三個(gè)測(cè)量柵絲產(chǎn)生了三條移動(dòng)的測(cè)量曲線。
通過三個(gè)相對(duì)移動(dòng)的測(cè)量柵絲，可將測(cè)量值校正到實(shí)際最佳位置（見圖3）。
這是一種特別敏感的損傷評(píng)估方法，可對(duì)定位的極小偏差作出敏感反應(yīng)。
第一次試運(yùn)行的結(jié)果清楚地表明，HBM定制的應(yīng)變計(jì)效果顯著，可以完全滿足要求很高的測(cè)量任務(wù)。
RWTH亞琛大學(xué)是德國(guó)最大的技術(shù)研究大學(xué)。輕型結(jié)構(gòu)研究所成立于1955年，與德國(guó)航空航天研究所（Deutsche Versuchsanstalt für Luft-und Raumfahrt e.V.）密切合作。最近，教學(xué)和研究重點(diǎn)已擴(kuò)大到包括結(jié)構(gòu)力學(xué)和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，這也反映在 結(jié)構(gòu)力學(xué)和輕量化設(shè)計(jì)研究所（SLA）名稱中。
[1] Sadeghi, M. Z.; Weiland, J.; Preisler, A.; Zimmermann, J.; Schiebahn, A.; Reisgen, U.; Schroeder, K. U. Damage Detection in Adhesively Bonded Single Lap Joints by Using Backface Strain: Proposing a New Position for Backface Strain Gauges. Int. J. Adhes. Adhes. 2020, 97, 102494.
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