La deformazione è la deformazione di un materiale risultante dalla forza applicata e viene misurata dalla variazione di lunghezza. Può essere di tipo tensile o compressivo. Un estensimetro è un dispositivo che varia la sua resistenza elettrica in proporzione alla deformazione. La deformazione può derivare da una serie di influenze interne o esterne, tra cui pressione, temperatura o cambiamenti strutturali. Gli estensimetri più comunemente utilizzati sono quelli metallici incollati, costituiti da un filo sottile o da una lamina assemblati in un reticolo. Il reticolo viene incollato al provino e rileva le variazioni di lunghezza che si verificano quando viene applicato un carico. Ciò comporta una variazione della resistenza, che viene misurata da un circuito elettrico. I materiali non omogenei possono presentare numerose complessità nell'ottenere misurazioni accurate della deformazione.
Proprietà dei materiali non omogenei
Fino a poco tempo fa, la maggior parte delle misurazioni di deformazione veniva applicata a metalli come l'acciaio e le leghe di alluminio. L'attuale tendenza a sostituire i metalli con polimeri e compositi ha portato a un numero crescente di plastiche rinforzate con dati meccanici, termici e chimici significativamente diversi. Una differenza importante nelle proprietà fisiche dei metalli e dei polimeri si riscontra nel modulo elastico. Un materiale composito con una matrice polimerica o plastica può avere un modulo elastico più che doppio rispetto a quello dei metalli, a seconda del materiale fibroso e del volume di rinforzo. Di conseguenza, le misurazioni della deformazione per questi materiali disomogenei sono notevolmente maggiori rispetto a quelle per i metalli e di solito richiedono tecniche speciali di incollaggio e cablaggio degli estensimetri.
La conducibilità termica dei compositi a matrice polimerica può essere fino a due ordini di grandezza inferiore a quella dei metalli. In caso di deformazione del provino e dell'estensimetro, la resistenza dell'estensimetro cambia in risposta alla deformazione e genera un offset di tensione calibrato. Gli estensimetri con una resistenza più elevata provocano un riscaldamento minore per la tensione prodotta. Tuttavia, i compositi a matrice polimerica non conducono bene il calore e possono consentire l'accumulo di calore nell'estensimetro. Questo aumento di temperatura provoca un aumento della resistenza e, di conseguenza, un errore nella misurazione della deformazione. In alcuni casi, ciò può richiedere una compensazione della temperatura.
Alcuni materiali disomogenei sono igroscopici e possono espandersi o contrarsi al variare del contenuto di umidità. Queste fluttuazioni dimensionali non si differenziano dalla produzione termica e determinano misurazioni errate della deformazione. Le matrici composite plastiche variano in modo significativo nelle proprietà igroscopiche. Ad esempio, la plastica acrilica ha una forte tendenza ad assorbire l'umidità, mentre il polietilene non assorbe praticamente alcuna umidità. Il legno è un altro materiale disomogeneo incline ad assorbire l'umidità. Il legno si espande e si contrae con i cambiamenti atmosferici. Inoltre, il restringimento che si verifica durante l'essiccazione è minore in direzione parallela alla venatura rispetto alla direzione trasversale alla venatura. Ciò sottolinea la necessità di una corretta selezione dei campioni per compensare gli estensimetri, nonché di fornire condizioni atmosferiche costanti sia per gli estensimetri attivi che per quelli di compensazione.
Lunghezza dell'estensimetro per materiali disomogenei
La lunghezza dell'estensimetro è definita come la regione ricettiva della griglia. Le linguette di saldatura e le estremità ad anello sono escluse da quella che è considerata l'area di rilevamento della deformazione dell'estensimetro a causa delle dimensioni relativamente grandi della loro sezione trasversale e della bassa resistenza elettrica. Le lunghezze degli estensimetri sono in genere selezionate in base alle dimensioni e alla forma del campione e alla distribuzione prevista della deformazione. La lunghezza del sensore svolge anche un ruolo essenziale nell'accuratezza delle misurazioni della deformazione. I sensori di deformazione di 0,125 pollici o più grandi di solito forniscono una maggiore stabilità e un campo di misura più ampio. Inoltre, i sensori più grandi forniscono una migliore dissipazione del calore, poiché hanno una potenza inferiore per unità di area della griglia.
La lunghezza del sensore è anche una considerazione importante nelle misurazioni della deformazione per materiali disomogenei come la plastica rinforzata e il calcestruzzo. La lunghezza deve essere maggiore rispetto alle dimensioni delle disomogeneità nel campione per fornire misurazioni della deformazione rappresentative della struttura. Le misurazioni di materiali disomogenei di solito cercano una deformazione media piuttosto che le incongruenze che si verificano alle periferie dei materiali aggregati e matrici.
Modello di misurazione
La scelta del modello di misurazione corretto è fondamentale per ottimizzare le misurazioni della deformazione. Il modello di sensore designa la configurazione della griglia e delle linguette di saldatura. La larghezza della griglia può essere stretta o ampia, a seconda dell'applicazione. Una larghezza della griglia stretta riduce al minimo l'errore di media per i gradienti di deformazione allineati verticalmente al sensore, mentre le griglie più ampie facilitano la dissipazione del calore per i campioni che presentano scarse proprietà di trasferimento del calore. La configurazione delle linguette di saldatura deve essere coerente con le dimensioni e la posizione dell'installazione e consentire il collegamento dei fili conduttori.
Spesso vengono offerti modelli di sensori identici con resistenze diverse; i più comuni sono 120 e 350 Ω. Il sensore con resistenza più elevata è spesso preferito perché riduce la quantità di calore generato e il rumore del segnale proveniente dai cavi di collegamento e da altre fonti di variazioni di resistenza.
Adesivi
TT300, SG401, SG496 Adesivi per estensimetri La scelta dell'adesivo può influire sulle prestazioni dell'estensimetro, poiché esso diventa essenzialmente parte integrante del Sistema di Misurazione. Pertanto, è consigliabile utilizzare adesivi raccomandati dal produttore dell'estensimetro. Gli adesivi epossidici che polimerizzano a temperatura ambiente sono accettabili per la maggior parte dei materiali disomogenei, come i compositi. Sono disponibili in diverse formulazioni, con proprietà che si adattano alle variazioni di temperatura, tempo e capacità di allungamento. Se si applica una resina epossidica per incollare fogli compositi, la resina epossidica utilizzata sarebbe una buona scelta per incollare l'estensimetro. Gli adesivi non riempiti sono normalmente preferiti per ridurre al minimo lo scorrimento. Tuttavia, i materiali compositi con fibre che danno luogo a una superficie irregolare possono presentare difficoltà di incollaggio. In questi casi, è possibile applicare un adesivo parzialmente riempito per lisciare la superficie prima di incollare il campione al misuratore con adesivo non riempito.
Estensimetri progettati per materiali disomogenei
L'OMEGA® SGD-30/120-LY40 è un estensimetro extra lungo progettato specificamente per materiali disomogenei. La sua griglia misura 25 x 8 mm e il supporto è di 40 x 12 mm. La resistenza nominale è di 120 Ω e termina con piazzole di saldatura. Per formare la griglia viene utilizzata una lamina di costantana, sigillata in un supporto in poliimmide. L'OMEGA SGD-30/120-LY40 è flessibile e resistente per fornire misurazioni statiche e dinamiche altamente accurate.
L'estensimetro SGD-30/350-LY40 è realizzato con gli stessi materiali di qualità dell'SGD-30/120-LY40. La sua lunghezza di 50 mm migliora l'accuratezza delle misurazioni di deformazione per materiali non omogenei. La griglia misura 30 x 3 mm e il supporto 36 x 5 mm. La resistenza nominale dell'SGD-30/350-LY40 è di 350 Ω. Questo estensimetro a schema lineare è progettato per misurare la deformazione in una sola direzione.
Conclusione
Gli estensimetri extra lunghi offrono diversi vantaggi per le misurazioni della deformazione di materiali disomogenei. Supportano un'area di misurazione più ampia, che consente una migliore rappresentazione della struttura del materiale. Inoltre, la maggiore superficie facilita la dissipazione del calore per fornire misurazioni più stabili.
DwyerOmega | Blog | Che cos'è un manometro?
Scritto da: Dan Schultz
Aggiornato il: 30 ottobre 2025
Capire il significato di "intrinsecamente sicuro"
Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026