Tim hiểu chung về phương pháp chuyển vị dầm uốn hiện nay

Phương pháp chuyển vị dầm uốn (bending beam load cell) là một trong những công nghệ quan trọng trong lĩnh vực cân đo lường và đo lực. Được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất, xây dựng, công nghệ thực phẩm, và nhiều lĩnh vực khác, phương pháp này giúp đo lực và trọng lượng với độ chính xác cao. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về phương pháp chuyển vị dầm uốn là gì và tại sao nó lại quan trọng trong ứng dụng thực tế.

I. Khái niệm cơ bản về chuyển vị dầm uốn

Chuyển vị dầm uốn là một cách thức đo lường lực và trọng lượng dựa trên nguyên tắc cơ học của sự biến dạng của dầm uốn (load cell) khi tiếp xúc với một lực tác động. Khi một lực được áp dụng lên một dầm uốn, nó làm thay đổi hình dạng của dầm đó, và các thay đổi này được chuyển thành tín hiệu điện học có thể đọc được bằng các thiết bị đo lường.

II. Nguyên tắc hoạt động

Cơ bản, một dầm uốn bao gồm một thanh kim loại có độ đàn hồi cao, thường được làm từ thép, và được gắn tại hai đầu. Khi một lực tác động lên dầm uốn, nó làm biến dạng dầm, làm thay đổi chiều dài của nó. Thay đổi này được đo lường thông qua các cảm biến độ chuyển đổi, chẳng hạn như cảm biến cầu hình (strain gauges) gắn trên dầm. Khi dầm uốn uốn cong, điện trở của cảm biến thay đổi, và dữ liệu này được chuyển đổi thành giá trị trọng lượng tương ứng.

III. Ứng dụng và lợi ích

 1.Ứng dụng trong thực tế

Phương pháp chuyển vị dầm uốn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đo lường và cân điện tử. Chúng có thể được tìm thấy trong các cân kỹ thuật, cân sàn, cân ô tô, và nhiều ứng dụng công nghiệp khác. Đặc điểm nổi bật của chuyển vị dầm uốn là độ chính xác cao, khả năng đo lường tốt ở nhiều dải trọng khác nhau, và độ bền đáng tin cậy. Do đó, chúng thường được lựa chọn trong các môi trường yêu cầu độ tin cậy và độ chính xác cao.

2. Lợi ích và ưu điểm

Độ chính xác: Chuyển vị dầm uốn cung cấp độ chính xác cao trong việc đo lường lực và trọng lượng.
Độ bền: Chúng có khả năng chịu được môi trường làm việc khắc nghiệt và có tuổi thọ dài.
Linh hoạt: Có thể tùy chỉnh cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Dễ dàng lắp đặt và sử dụng.

IV. Mô tả phương pháp chuyển vị

Đầu tiên cần xác định bậc tự do của hệ. Thiết lập hệ tọa độ để xác định vị trí và hướng của các chuyển vị nút. Số lực hạn chế bằng với số bậc tự do được đặt vào các tọa độ để ngăn cản chuyển vị tại các nút. Chú ý ở đây khác với phương pháp lực là ta không phải lựa chọn. Chính điều này là ưu điểm khi lập chương trình tính toán phân tích kết cấu.

Các lực giới hạn sau đó được xác định bằng tổng các lực giữa các phân tử của tất cả các phần tử gắn với nút. Lưu ý rằng lực hạn chế phải ngăn chặn sự dịch chuyển do mọi tác động như ngoại lực, thay đổi nhiệt độ hoặc ứng suất dư. Các tác động có thể được xem xét riêng biệt hoặc đồng thời.
Khi tính đến tác động do chuyển động của các nút của kết cấu, chẳng hạn như độ lún của giá đỡ, thì phải tính đến các lực gây ra chuyển động đó bằng cách giới hạn trọng lực. Lực lượng tại các vị trí tìm kiếm phần tử cũng được xác định cho cấu hình hạn chế.

Trong bước này, kết cấu được giả định là bị biến dạng theo cách sau: một tọa độ được cho là có độ dịch chuyển đơn vị, và các tọa độ khác có độ dịch chuyển bằng không. Sau đó xác định lực giới hạn cho kết cấu trong cấu hình giả thiết ở trên. Các lực tác dụng lên các tọa độ thể hiện bậc tự do. Đồng thời, tương ứng với cấu hình giả thiết này, ta xác định được nội lực tại các vị trí cần thiết. Bước tính toán này được lặp lại cho mỗi tọa độ.

Sau đó, người ta xác định các giá trị của chuyển vị sao cho các lực giới hạn bị hủy bỏ. Chúng ta có các phương trình tổng hợp tổng các tác dụng của mỗi chuyển vị lên lực giới hạn.

Cuối cùng, xác định lực trên kết cấu siêu tĩnh ban đầu bằng cách cộng các lực lên kết cấu được giữ lại với lực gây ra bởi chuyển vị đã xác định ở bước 4.

V. Chuyển vị của dầm chịu uốn

Phương trình vi phân của đường đàn hồi: 1/P = Mx/EJx

Một số phương pháp xác định ptvp đường đàn hồi :

Phương pháp tích phân không định hạn.
Phương pháp dầm giả tạo.
Phương pháp thông số ban đầu.
Phương pháp momen diện tích.
Phương pháp hàm gián đoạn.
Phương pháp vạn năng.
Phương pháp nhân biểu đồ vê-rê-sa-ghin.
Phương pháp năng lượng.
Phương pháp thông số ban đầu: Nội dung của p 2 là xây dựng pt đg đàn hồi trên từng ĐOẠN. Mỗi đoạn có cùng EJ=const, cùng quy luật chịu lực.
Mỗi đoạn sẽ khác nhau một biểu thức Δy(z): yn+1 (z)= yn (z)+∆y(z)

Phương pháp hàm gián đoạn: Mục tiêu của pp là xây dựng biểu thức mômen uốn Mx cho toàn dầm.

Từ đây ta có thể: 

Xây dựng một hàm duy nhất cho toàn dầm. 
Dễ dàng tìm đc biểu thức mômen uốn Mx từ việc tính tích phân từ biểu thức q(z) (Hạn chế của pp tích phân ko định hạn) 
Chỉ cần tính tích phân hai lần để tìm độ võng

VI. Vai trò của phương pháp chuyển vị

Các phương pháp chuyển vị có thể được sử dụng cho bất kỳ cấu trúc nào đặc biệt có lợi khi hệ thống có mức độ siêu tĩnh cao. Các quy trình tính toán tiêu chuẩn có thể dễ dàng áp dụng cho các hệ giàn, khung, khung ngang cũng như một số kết cấu khác dưới tác dụng của ngoại lực hoặc biến dạng cho trước. Như đã nói, phương pháp lực rất phù hợp với các chương trình máy tính
Ma trận độ mềm và ma trận độ cứng có quan hệ với nhau ở chỗ chúng là nghịch đảo của nhau khi sử dụng cùng một hệ tọa độ lực và chuyển vị. Tuy nhiên, mối quan hệ này không đúng trong phân tích do tọa độ được chọn trong phương pháp lực và phương pháp chuyển vị không giống nhau.

Việc lựa chọn phương pháp phân tích phụ thuộc vào vấn đề và có sử dụng máy tính hay không. Lập trình để tính toán sẽ phù hợp với phương pháp chuyển vị. Ma trận độ cứng và độ mềm đối xứng, có các phần tử đường chéo lớn hơn 0 và chúng được xác định dương.

VII. Kết luận

Phương pháp chuyển vị dầm uốn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy trong đo lường lực và trọng lượng trong nhiều ngành công nghiệp. Nhờ vào nguyên tắc hoạt động đơn giản và hiệu quả của họ, chúng đã trở thành một công cụ quan trọng cho các ứng dụng đo lường.

Công ty tư vấn giám sát Phạm Gia là một đơn vị chuyên nghiệp và uy tín trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ giám sát xây dựng và kiểm định chất lượng công trình. Với đội ngũ kỹ sư và chuyên viên giàu kinh nghiệm, chúng tôi cam kết mang đến sự đảm bảo và an tâm cho mỗi dự án của khách hàng