対称に設置したひずみゲージの値の誤差

質問

梁の表裏に対称的にひずみゲージを設置し、重りをぶら下げて梁をたわませた際、ひずみの値は表と裏で絶対値が等しく、符号は逆になりますよね？
　実際に試験を行なったところ、引張側(符号が正)の方が圧縮側(符号が負)に比べてやや値が小さめに出ました。
　考えられる主な原因は何なのでしょうか？これは、梁の中心軸(梁がたわんでも長さが変わらない線分)が、実際には梁の寸法的な中心線よりも、やや引張側に位置していたということなのでしょうか？よろしくお願いします。

回答No.3

phobos

ANo.1です。

> ゲージは６個３対で計測したのですが、たまたま全ての対で正側が小さく出

なるほど。複数のゲージが全てその傾向だったのですね。でしたら質問者さんの推測が正しいかもしれません。
いずれにせよ、

１）逆方向に荷重をかけてみて、やはり同じ傾向が出るか？

２）梁の長軸方向に引張／圧縮荷重をかけたとき両側のゲージ出力は等しいか？

などの追試験を行えば確認できると思われます。

なおANo.1回答文中に間違いがありました。お詫びして訂正させていただきます。
「二つのゲージを……対辺に接続し」→×
「二つのゲージを……隣辺に接続し」→○

回答No.2

smzs

＃１様の回答の他、質問の中にあるように、梁の中立軸が中央になかった（＝梁が完全には上下対称でなかった）ということも考えられますね。引張り側がすべて小さい、となると、この可能性の方が大きいかも知れません。
　もちろん、その誤差の程度にもよりますが・・若干の誤差はつきものと思った方が良いと思います。

お礼

ありがとうございます。
いちおう解決しました。

回答No.1

phobos

こんにちは。ひずみゲージを使った経験からの回答です。

> 　梁の表裏に対称的にひずみゲージを設置し、重りをぶら下げて梁をたわませた際、ひずみの値は表と裏で絶対値が等しく、符号は逆になりますよね？

理論上は確かにその通りなのですが、現実には必ず誤差が生じてしまうのは致し方のないことです。

> 　実際に試験を行なったところ、引張側(符号が正)の方が圧縮側(符号が負)に比べてやや値が小さめに出ました。
> 　考えられる主な原因は何なのでしょうか？

計測したひずみのオーダーは何マイクロストレインくらいでしたか？
そして「やや小さい」という程度はどれくらいだったでしょうか？
また、反対側に力をかけたときは、どちらの側が小さく出ましたか？

原因としては、質問者さんの推測が当たっているかも知れません。
またその他にも、ゲージの特性のバラツキとか、片方のゲージが傾いて接着されているとか、接着が不十分であるとか、アンプのゲインが揃っていないとか、いろいろ考えることはできます。

ご質問の「誤差」の程度が解らないので何とも言えませんが、仮に数百～数千μのひずみに対して数％程度のオーダーだったとしたら、それくらいは出て当たり前だは言えます。

ご質問のように裏表にゲージを貼る場合は、ふつうは二つのゲージをブリッジ回路の対辺に接続し、二つのゲージの特性差や温度変化特性をキャンセルし、なおかつ感度も２倍になるようにして使います（２枚ゲージ法）。
下記サイトがご参考になるかも知れません。

参考URL：

http://www.showa-sokki.co.jp/Technical_Note/strain_gage_meas.html

お礼

ありがとうございます。
ゲージは６個３対で計測したのですが、たまたま全ての対で正側が小さく出てしまったのでしょうかね？
実験に誤差はつき物ですが、自分が惑わされているだけかもしれません。
いずれにしろ貴重なご意見に感謝します。