Load Cell Yay malzemesi, harici kuvvet uygulandığında bir gerilme oluşturur. Bir yay malzemesine kuvvet uygulandığında, bir gerilmeye neden olur ve yay malzemesine bağlanan gerinim ölçerin direnç değeri değişir.
Load Cell Yay malzemesi, aynı prensibi kullanarak kuvveti bir elektrik sinyaline dönüştürür. Bir yük hücresinin performansını artırmak için yay malzemesinin özellikleri çok önemlidir.
Yay malzemesi için aşağıdaki özellikler gereklidir:
1. Sünme küçük olmalıdır. Sünme, bir nesnenin dış kuvvetin neden olduğu deformasyonun zamanla büyüdüğünde ortaya çıkan olay olarak tanımlanır.
2. Malzemenin geniş bir doğrusallık aralığını garanti eden yüksek bir orantısal limiti olmalıdır.
3. Malzemenin seküler değişimi küçük olmalı ve kalan gerilime bağlı olarak herhangi bir şekil değişikliği olmamalıdır.
4. Darbeye karşı direnç yüksek olmalıdır.
5. İyi işlenebilirliğe sahip olmalıdır.
Genel olarak nikel-krom-molibden çeliği, paslanmaz çelik ve alüminyum çelik, yukarıdaki gereksinimleri karşılayan malzemeler olarak kabul edilir.
Gerilim Nasıl Oluşur?
Bir cisme, harici bir kuvvet uygulandığında şeklini değiştirir. Bir cisim harici bir kuvvet tarafından deforme edilirse, cismi oluşturan her molekül arasında moleküler bir kuvvet çalışarak, dış kuvvet tarafından deformasyonu engellemeye çalışan bir iç kuvvet oluşturur.
Nesnenin aldığı dış kuvvet, nesnenin içinde oluşan iç kuvvetle dengelendiğinde, nesnenin deformasyonu duracaktır. Nesnenin enine kesiti üzerinde üretilen birim alan başına iç kuvvete "gerilim" denir.
Yukarıdaki görselde de görüldüğü üzere kahramanımız kafasına bir yumruk alıyor. Burada yumruk dış kuvveti ve kafa ise nesneyi temsil etmektedir. Kafaya yumruk atıldığında oluşan dış kuvvete tepki olarak kafada gerilim üretilecektir. Yumruğun dış kuvveti P (N) ve kafanın düzlemsel boyutu A (m2) olduğunda, gerilim σ (sigma) aşağıdaki gibi hesaplanır:
Gerginlik:
Bir nesneye harici bir kuvvet uygulandıktan sonra şeklini değiştirdiğinde, birim uzunluk başına ifade edilen orijinal boyutlardan değiştirilen kısma "gerilim" denir. Sözlükte gerginlik, bir nesneye harici bir kuvvet uygulandığında meydana gelen uzama, büzülme, bükülme gibi değişimin oranı olarak tanımlanır.
Kahramanımız yanağından çekiliyor.Yanağın orijinal uzunluğu L ise ve çekildiğinde artan uzunluk ΔL ise,ε (epsilon) şu şekilde ifade edilecektir:
Gerinim, orijinal uzunluk ile artan uzunluk arasındaki oran olarak tanımlanır. Gerinim bir birim olarak ifade edilemez.
Poisson Oranı:
Bir nesne gerildiğinde incelir ve uzar. Dış kuvvetle aynı yöndeki gerinime "boyuna gerinim" (ε1), dik açıda gerinime "enine gerinim" (ε2) ve bu iki değer arasındaki orana, "poisson oranı" ”Ν (Nu). Birçok malzemenin poisson oranı yaklaşık 0,3'tür.
Dış kuvvete boylamasına olan uzama negatif (+) ve dış kuvvete çapraz olan büzülme pozitiftir (-).
Gerilme ve Gerinim Arasındaki İlişki:Bir nesneye uygulanan dış kuvvet önce büyüdükçe, nesnede üretilen stresle birlikte gerilim doğrusal olarak artar. Bununla birlikte, stres belirli bir sınırı aştığında, doğrusal ilişki artık doğru olmayacaktır. Bu sınır, "orantılı sınır", "elastik sınır" veya "akma noktası" olarak bilinir. Gerilim orantılı sınırın altında iken gerilme-gerinim ilişkisi doğrusal olduğundan, gerinime bağlı olarak gerilim miktarını anında belirleyebiliriz.
"Hooke yasası", orantılı sınırın altındaki gerilim ve şekil değiştirme arasındaki doğrusal ilişkiyi açıklamak için kullanılabilir. Hooke yasasının geçerli olduğu aralığa "elastik aşama", geçerli olmadığı aralığa ise "plastik aşama" denir. Plastik aşamada, nesne çıkarıldıktan sonra bile orijinal şekline geri dönmeyecektir.
