日本KYOWA共和KFGS通用箔式应变片KFGS-10-120-D16-11的应用案例

KFGS-10-120-D16-11 属于共和 KFGS 系列通用箔式应变片,型号参数含义:10 代表 10mm 长度敏感栅,120 为行业通用 120Ω 标称电阻,D16 为 0°/90° 正交双轴应变花,末尾数字 11 适配线膨胀系数 11×10⁻⁶/℃的碳钢、普通钢材,搭载 SELCOM 钢材专用温度自补偿技术,搭配 14μm 超薄聚酰亚胺基底。该应变花可同步采集构件纵向、横向两组正应变,通过数据换算得出主应力与剪切应力;10mm 长栅能够采集大面积平均应变,适配钢结构、工程机械、压力容器、压力管道、大型机床宽厚钢构件的复合应力检测。下文分六大落地工程案例完整介绍。

案例一:工程机械挖掘机动臂、斗杆复合应力静态加载试验

应用场景

中型挖掘机动臂、斗杆采用厚钢板焊接成型,作业过程中同时承受拉伸、弯曲、剪切复合载荷,仅使用单轴应变片无法完整还原平面应力状态。采用正交双轴应变花可同步采集双向应变,计算主应力与剪应力,校核板材过渡区、焊接焊缝的结构强度,为臂架轻量化优化设计提供实测数据支撑。

选型适配理由

  1. 10mm 长敏感栅适配挖掘机厚钢板与宽焊缝区域,采集焊缝周边大范围平均应变,避免局部应力集中点位单点测量数据失真;

  2. D16 正交 0°/90° 双轴一体布局,单次贴片即可同步获取纵向、横向两组应变数值,直接计算剪切应力,无需多片单轴应变片叠加粘贴,大幅简化贴片施工工序;

  3. 11# 钢材专属温度自补偿规格,匹配挖掘机 Q355 碳钢母材,室内加载试验 10~100℃温度区间温漂极低,无需额外粘贴补偿片,简化半桥测试电路搭建。

实测实施流程

  1. 测点预处理:选取动臂上下盖板焊缝过渡区域、斗杆根部高载荷点位,打磨至金属光亮表层,脱脂清洁去除油污、锈蚀粉末;

  2. 贴片固化:采用共和 CC-33A 快干胶粘贴 KFGS-10-120-D16-11 应变花,利用基底对位标线对齐臂架轴向与垂直轴向,室温静置 30 分钟完成固化;

  3. 布线数据采集:引线连接共和 PCD-400B 多通道动态应变仪,搭建半桥测量电路,开展分级静态加载试验,分别采集空载、额定载荷、1.25 倍超载工况下双向应变数据;

  4. 数据处理分析:依托双轴应变数值计算构件平面主应力、剪应力,将实测应力数据与有限元仿真应力云图比对,修正臂架板材厚度、焊缝坡口结构设计。

应用成效

单次试验贴片数量减少 50%,贴片与设备调试总时长缩短 40%;10mm 长栅有效抵消焊缝局部应力突变带来的数据离散问题,实测试验数据与仿真计算误差控制在 5% 以内,为挖掘机臂架轻量化减材优化提供精准可靠的实测依据。

案例二:工业碳钢压力输送管道车载载荷长期动态应力监测

应用场景

厂区跨公路埋地 L360 碳钢压力输送管道,长期承受重型车辆碾压、介质内部压力、土壤挤压多重复合载荷,管道横截面同时存在轴向、环向双向应力。需要长期不间断动态监测双向应变,评估管道疲劳损伤程度,预判焊缝开裂失效风险,保障厂区压力管线长期安全稳定运行。

选型适配理由

  1. 10mm 长栅适配管道 6.5mm 厚管壁,大面积栅丝可以抵消管壁轻微腐蚀、表面凹凸不平带来的测量误差,数据稳定性更强;

  2. D16 双轴一体布局可同步采集管道轴向应变与环向应变,完整还原管道平面应力状态,精准计算介质内压、车辆碾压载荷耦合产生的剪切应力;

  3. 改性聚酰亚胺基底防潮耐湿性能优异,埋地管道潮湿土壤环境下无需多层防水防护涂层,长期绝缘性能稳定;11# 碳钢自补偿规格匹配管线碳钢材质,昼夜温差变化环境下零点漂移极小,适合长达数月无人值守连续监测。

实测实施流程

  1. 管道测点开挖处理:选定公路正下方管道截面,打磨管道外壁上下、左右共 4 处监测点位,彻底清除表层锈蚀层;

  2. 贴片与多层防护:使用 EP-340 中温环氧粘接胶粘贴应变花,完全固化后涂抹共和专用防水防护膏,隔绝土壤水汽、泥水侵蚀;

  3. 搭建长期在线监测系统:应变片引出导线接入工业级动态应变采集仪,设置 100Hz 采样频率,持续采集货车通行时管道动态应变波形,设备自动记录峰值应变数值、应变循环次数;

  4. 管道疲劳寿命评估:结合双向应变循环监测数据计算管道等效疲劳应力,判定管线剩余使用寿命,依据监测结果制定管道加固、局部更换检修方案。

应用成效

实现管道轴向、环向双向应力同步连续监测,无需分两次贴片分别测量;湿热埋地恶劣工况下连续监测 6 个月,应变片绝缘电阻无明显衰减,零点漂移稳定控制在 ±20με 以内,可精准捕捉重型货车碾压产生的瞬时峰值应力,提前预警 2 处管道焊缝高疲劳风险点位,规避管线泄漏安全事故。

案例三:大型钢结构厂房 H 型钢主梁、承重钢柱静载强度堆载校核试验

应用场景

新建钢结构厂房 H 型钢主梁、承重钢柱,竣工验收阶段需开展静力堆载试验,检测钢梁跨中、梁柱焊接连接节点双向弯曲应力,验证钢结构整体承载能力是否满足国家设计规范要求,排查焊接节点应力超标、结构强度不足等安全隐患。

选型适配理由

  1. 厂房 H 型钢腹板、翼缘板板材厚度较大,10mm 长敏感栅覆盖测量范围更广,采集大面积平均应变,避免型钢表面轧制纹理、微小焊接缺陷造成单点测量数据偏差;

  2. D16 正交双轴应变花可同步测量钢梁轴向弯曲应变、横向约束应变,计算焊接节点复合主应力,完整评估梁柱连接节点真实受力状态;

  3. 11# 碳钢温度自补偿规格适配厂房 Q235、Q355 材质 H 型钢,厂房露天环境昼夜温差波动下,无额外温度漂移干扰,堆载试验过程中无需频繁停机校准电桥零点。

实测实施流程

  1. 测点打磨清洁:选取钢梁跨中底部、梁柱 T 型焊接节点、钢柱中部承重区域作为监测点位,打磨去除油漆、氧化层,酒精脱脂晾干;

  2. 贴片固化防护:使用共和 CC-33A 快干胶粘贴双轴应变花,对齐型钢受力主方向,固化后薄涂一层防护膏,隔绝室外露水、粉尘;

  3. 静力分级堆载测试:应变片接入静态应变采集仪,从零荷载开始分级堆载,每级荷载稳定静置 10 分钟后记录双向应变数值,直至达到 1.4 倍设计荷载;

  4. 数据合规校核:根据双向应变数据计算构件最大主应力、剪应力,对比钢结构设计规范许用应力数值,判断主梁、钢柱承载性能是否达标,对应力超标节点提出加固整改方案。

应用成效

一套应变花即可完成测点双向应力采集,对比两片单轴应变片组合贴片,施工效率提升一倍;厂房昼夜温差变化下全程零点稳定,堆载试验全程仅需 1 次初始桥路平衡校准,大幅缩短竣工验收试验周期,精准识别多处梁柱焊接节点应力余量不足问题,为厂房钢结构竣工验收提供权威实测检测报告。


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