新型升降機殼體的應變測試分析案例

某工廠研發(fā)了一款新型的專用升降機，由于其結構比較復雜，應力計算并無適用理論，又不能對樣品進行破壞性實驗。經過聚航技術人員的研究討論后，決定利用應變法測定殼體表面點的應力分布情況，以便進一步對殼體進行優(yōu)化設計。

殼體實際情況及受理分析

產品的外殼用鋁合金沖壓而成，內殼體和外殼體通過螺栓連接在一起，中間凸起圓柱部分懸掛鋼絲繩圈，靠吊環(huán)懸掛。重物通過掛鉤吊起，其重力通過齒輪轉動傳遞到控制手柄上，升降由控制手柄控制。

殼體的受力點比較多，屬于靜不定結構，載荷作用在豎直方向，而且又不處于同一平面，理論分析比較困難，根據受力方向，大約估計危險點的位置應處于縱向或橫向*心線上。下圖是殼體形狀及測點位置。

應變片粘貼及連接

由于構件表面各點均為復雜應力狀態(tài)，所以應選擇應變花作為傳感元件，本試驗選用的是直角應變花。先將待貼點處用粗砂紙打磨、再用細砂紙沿±45°方向打磨，畫好線，用丙酮清洗干凈即可開始貼片。按0°、45°、90°方向貼片，貼片時要把握好手法，不能留氣泡等。貼好片后應檢驗貼片是否合格，然后將引出線與導線焊接在一起。

應變花粘貼好后，通過導線與JH應變儀連接，測量電橋采用半橋接法公共溫度補償，即測量電橋采用的是惠斯頓四臂電橋，四個橋臂的接點分別用A、B、C、D表示，AB之間接測量片，BC之間接溫度補償片，CD和DA之間接應變儀內部的標準電阻，這樣，從應變儀的相應點讀取的數值直接反應的是待測點待測方向的應變值，即ε測=ε真比較直觀，便于計算。

應變測試過程

模擬實際工作自救儀的受力情況，將其懸掛，下邊掛環(huán)與傳感器連接，通過手輪加載。測量時，不斷改變掛環(huán)受力的位置，以改變殼體上各點的受力情況，每次加載按500N、1000N、1500N依次遞增，重復多次測得多組數據，計算各點主應力，發(fā)現隨著載荷的*大，主應力按規(guī)律變化，前后數據吻合，分析后發(fā)現：F點和O點主應力*大，其次是B、E、H、J、K。

通過*一輪的測試，發(fā)現主應力較大的點，為了驗證*一輪試驗數據的準確性，以及進一步探索應力分布狀況，在主應力較大點及附近另外選擇一些點重貼應變花。具體布點是：在緊挨著B點靠下一些取B`點、A點的上方取A`點、G點的左側取G`點，C點的右側C`點，其他點基本原位置重新進行貼片，進一步測量其主應力分布狀況。

對于重貼的點，加載到1500N時，規(guī)律基本與*一次貼片的一致，其主應力變化不大，而且，*大主應力點還是在F、O位置。加載時，同樣采用△P=500N，取500N、1000N、1500N、2000N、進行記錄，當載荷在1000N以前時數據比較小，沒有分析的價值，本殼體的*大承載能力要求達到2000N，因此取各點在載荷為1500N及2000N時各中受力狀況下的*大主應力及應變。

從計算結果可以看出，當加載到1500N和2000N時，*大主應力都位于O點位置，*小主應力都為與F點位置，當P=2000N時，O點σ₁=9.899MPa，F點σ₃=-11.199MPa，而其它各點的數值與*一次測得的接近而且還是均小于這兩點的數值。

結論

由試驗數據與理論數據的比較可知，殼體是安*的。同時，對自救儀的螺栓連接、掛環(huán)、吊帶等進行了一系列的力學測試，承載能力都可達到500KG以上，基本符合要求。

對殼體的優(yōu)化建議如下：

1. 因為利用*三強度理論來校核殼體本身就偏于安*，且數據相差又較大，所以，殼體的具體厚度及尺寸還有較大的改進空間；

2. 殼體上邊的孔洞是為散熱設計的，就該自救儀而言，因為工作時下降速度比較慢，可不必考慮散熱，且孔洞的存在會產生應力集中，直接影響強度。

3. 鋁合金外殼*心部分內壓成圓環(huán)以懸掛鋼絲繩，整個重量大部分作用于此，強度要求比較高，改進時應考慮。