Extensometria e Strain Gauges: como aplicar?

A extensometria é o campo de estudos dedicado a quantificar fisicamente as deformações que um corpo sofre quando submetido a carregamentos a fim de se calcular as tensões atuantes naquele local. 

A extensometria é feita a partir de sensores chamados de strain gauges e sua estrutura básica pode ser vista abaixo. Esses pequenos sensores possuem um circuito elétrico de alta sensibilidade que corre em seu interior e é esse circuito o responsável por detectar as deformações no corpo. Mas como ele faz isso?

A física por trás do extensômetro 

Para entender como o extensômetro se comporta, precisamos resgatar uma fórmula conhecida da elétrica: a de condutância elétrica. Na fórmula, a resistência (R) de um circuito é relacionada proporcionalmente com o comprimento do fio (L). Outros parâmetros utilizados são a seção transversal do fio (A) e a resistividade do material.

R = ⍴*(L/A)

Junto ao uso dessa fórmula, podemos adicionar a Lei de Hooke para relacionarmos a variação de resistência com o comportamento do material. Sabemos pela Lei de Hooke que:

E = σ/ϵ

Utilizando a equação da resistência com a Lei de Hooke, temos que:

Extensometria

Onde GF é um fator inerente ao strain gauge e é fornecido pelo fabricante. Com essa fórmula, é possível relacionar a deformação do material com a variação de resistência do strain gauge.

Por que utilizar a extensometria?

Em várias situações na Engenharia, é necessário compreender o comportamento estrutural de um projeto a fim de otimizar ou atestar sua segurança. Projetos e análises estruturais geralmente utilizam métodos de cálculo de carregamentos teóricos para calcular esses esforços, e isso tem um custo: as simplificações da teoria podem, às vezes, contaminar os resultados.

Por mais que a simulação computacional esteja ganhando cada dia mais adeptos por reduzir a necessidade de testes físicos, estes testes nunca irão ser completamente substituídos e, portanto, possuir a infraestrutura para executá-los é de extrema importância para garantir a confiabilidade de seu produto.

Quais são as aplicações da extensometria?

A extensometria possui aplicações em todas as peças que possuam alguma função estrutural e que devem ter suas tensões e deformações averiguadas para determinação de segurança da peça.

Alguns exemplos incluem determinação de tensões de flexão em vigas (longarinas, por exemplo), medição de torque proveniente de um motor, uso em células de carga para medição de peso, análise de tensões em placas e cascas e muito mais. 

É importante frisar que existem aplicações para a extensometria também fora da Engenharia Mecânica como, por exemplo, o monitoramento de estruturas de pontes, estádios e edifícios quando submetidos a esforços dinâmicos como vibrações induzidas pelo vento e pelos carros e pessoas.

A extensometria ajuda você a desenvolver um produto mais confiável e otimizado e a VirtualCAE está aqui para te ajudar nesse desafio. Contamos com profissionais qualificados e infraestrutura adequada para conduzir testes experimentais em seu produto. Entre em contato e descubra como podemos te ajudar! 

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