Relazione di laboratorio misure meccaniche e termiche: Estensimetria

Taratura di un mezzo ponte estensimetrico e misura della deformazione di una trave

Confronto tra deformazione teorica di De Saint-Venant e sperimentale

Sommario

Lo scopo dell'esperimento è ottenere una misura della deformazione di una trave sottoposta ad una forza che ne provoca flessione. Verranno utilizzati due estensimetri a griglia metallica montati sui lati opposti delle trave in configurazione a mezzo ponte di Wheatstone, in modo da compensare l’effetto modificante della temperatura. Prima di effettuare le misurazioni eseguo la taratura del ponte tramite una resistenza di Shunt, ricavando le caratteristiche degli estensimetri. Infine verrà fatto il confronto dei risultati sperimentali con il modello di De Saint-Venant secondo la normativa UNI 4546.

Introduzione

Gli estensimetri a resistenza elettrica sono formati da griglie di conduttori filiformi disposti su un supporto che viene incollato al materiale da testare. Questo tipo di estensimetro ha molte caratteristiche che lo rendono uno dei più diffusi, infatti garantisce elevata precisione e minima sensibilità a quasi tutte le grandezze di disturbo.

Gli estensimetri nascono dalla necessità di misurare le deformazioni che si generano su parti meccaniche, ma possono essere utilizzati per il calcolo di grandezze dinamiche come l’accelerazione e carichi.

Per la misura della deformazione si sfrutta la relazione esistente tra l’allungamento di un conduttore filiforme e la variazione della resistenza interna. La resistenza della grigia varia in funzione della resistività del materiale (ρ), della sua lunghezza (L) e dell’area della sua sezione (A), secondo la legge:

^ρLR = ^A

La resistività, lunghezza e la sezione sono funzioni della deformazione ε, quindi anche la resistenza R. Possiamo quindi mettere a confronto la variazione di R rispetto alla sua resistenza iniziale attraverso il fattore di taratura o Gauge Factor:

f /R /RΔL ΔR ΔRε = → G = =f /LL ΔL 1

Per calcolare la deformazione bisogna quindi rilevare la variazione di resistenza con un multimetro e ottenere la retta di regressione. Nella pratica comune si utilizzano 4 resistenze in una disposizione detta a ponte di Wheatstone. Questo ci permette di bilanciare gli effetti interferenti della temperatura e ottenere una maggiore sensibilità. Le resistenze saranno alimentate da un generatore che genera una tensione detta tensione di alimentazione. Noto il Gauge Factor è possibile ricavare le variazioni di resistenza (e quindi la deformazione).