《电测量应力法》PPT课件.ppt

1 1 电测应力法的原理电测应力法的原理一、电测应力法的基本原理一、电测应力法的基本原理 以电阻应变片作为传感元件以电阻应变片作为传感元件,将构件表面的应变转换将构件表面的应变转换成为电阻应变片的电阻变化成为电阻应变片的电阻变化,然后通过电阻应变仪测出应然后通过电阻应变仪测出应变片的电阻变化变片的电阻变化,并将其直接转换成构件的应变。根据应并将其直接转换成构件的应变。根据应力和应变之间的关系，可确定构件的应力。力和应变之间的关系，可确定构件的应力。构件应变构件应变电阻应变片电阻应变片电阻应变仪电阻应变仪构件应变构件应变构件应力构件应力二、电阻应变片二、电阻应变片电阻应变片作为传感元件电阻应变片作为传感元件,将构件将构件表面的应变转换成为电阻应变片的表面的应变转换成为电阻应变片的电阻变化电阻变化K 电阻应变片的灵敏度系数电阻应变片的灵敏度系数三、电阻应变仪三、电阻应变仪 将应变片的电阻变化转换为电压的变化，然后将应变片的电阻变化转换为电压的变化，然后将其放大，并转换成构件的应变。将其放大，并转换成构件的应变。应变片的应变片的电阻变化电阻变化电压变化电压变化（惠斯登电桥）（惠斯登电桥）电压放大电压放大（电压放大器）（电压放大器）转换为构转换为构件应变件应变（转换读数电路）（转换读数电路）惠斯登电桥的原理惠斯登电桥的原理ABCDR1R2R3R4已知：已知：求：求：构件受力后，各应变片的电阻产生微小的变化构件受力后，各应变片的电阻产生微小的变化若各应变片的电阻均为若各应变片的电阻均为R，ABCDR1R2R3R4通过转换读数电路：通过转换读数电路：ABCDR1R2R3R4w1rw2C电桥的预调平衡问题电桥的预调平衡问题三、电测应力中的一些技术问题三、电测应力中的一些技术问题1 1、全桥和半桥、全桥和半桥ABCDR1R2R3R4全桥：全桥：惠斯登电桥中的四惠斯登电桥中的四个桥臂都采用电阻应变片个桥臂都采用电阻应变片半桥：半桥：两个桥臂采用电阻两个桥臂采用电阻应变片，另外两个桥臂采应变片，另外两个桥臂采用标准电阻。用标准电阻。2 2、温度补偿、温度补偿ABCDR1R2R3R4测量片测量片温度补偿片温度补偿片标准电阻标准电阻电阻应变片的电阻变化有电阻应变片的电阻变化有两部分：应变引起的以及两部分：应变引起的以及温度变化引起的温度变化引起的排除温度变化引起的排除温度变化引起的 方方法是温度补偿法。法是温度补偿法。ABCDR1R2R3R4测量片测量片温度补偿片温度补偿片标准电阻标准电阻温度补偿片：温度补偿片：贴在与变形贴在与变形构件同样材料，但不受力构件同样材料，但不受力的物体上。的物体上。测量片：测量片：贴在变形的构件上。贴在变形的构件上。2 2 纯弯曲正应力电测应力法纯弯曲正应力电测应力法Faa1 12 23 34 45 53 3 应变、应力的测量和计算应变、应力的测量和计算一、一、单向单向应力状态应力状态应力状态应力状态 若测点为单向若测点为单向应力状态，且主方向为已知，应力状态，且主方向为已知，应力状态，且主方向为已知，应力状态，且主方向为已知，则可沿着主应力方向贴一片应变片，测出主应变则可沿着主应力方向贴一片应变片，测出主应变则可沿着主应力方向贴一片应变片，测出主应变则可沿着主应力方向贴一片应变片，测出主应变，该点的主应力为：该点的主应力为：该点的主应力为：该点的主应力为：弯曲正应力测量即属于这一类情况。弯曲正应力测量即属于这一类情况。电阻应变片作为传感元件贴在构件的表面电阻应变片作为传感元件贴在构件的表面,构构件的表面处于平面应力状态。件的表面处于平面应力状态。二、主二、主应力已知的二向应力状态应力已知的二向应力状态应力已知的二向应力状态应力已知的二向应力状态若测点为二向若测点为二向应力状态，且主方向为应力状态，且主方向为应力状态，且主方向为应力状态，且主方向为已知时，则可沿着两个主应力方向各已知时，则可沿着两个主应力方向各已知时，则可沿着两个主应力方向各已知时，则可沿着两个主应力方向各贴一片应变片，测出主应变贴一片应变片，测出主应变贴一片应变片，测出主应变贴一片应变片，测出主应变 和和和和 ，利用广义胡克定律，可计算出利用广义胡克定律，可计算出利用广义胡克定律，可计算出利用广义胡克定律，可计算出主主应力。应力。应力。应力。解得：解得：pMp 实例实例1 1：承受内压的薄壁承受内压的薄壁圆筒容器圆筒容器主主应力已知的二向应力状态应力已知的二向应力状态应力已知的二向应力状态应力已知的二向应力状态采用两片直角应变花采用两片直角应变花 实例实例 2 2：承受承受扭转的圆棒扭转的圆棒TT二、主二、主应力未知的二向应力状态应力未知的二向应力状态应力未知的二向应力状态应力未知的二向应力状态A对图示平面应力状态有对图示平面应力状态有:对该应力状态又有对该应力状态又有:(a)(b)A在在 方向上的线应变为方向上的线应变为:将将 (a)和和 (b)代入代入(c),可得可得:(a)(b)利用该公式可以确定主应变的方向和大小利用该公式可以确定主应变的方向和大小.主应变的方向主应变的方向:主应变的大小主应变的大小:只要测得只要测得 即可得到该点主应变的大即可得到该点主应变的大小和方向小和方向,然后可计算出该点主应力的大小。然后可计算出该点主应力的大小。由于由于 难以测得，为此可通过测得该点三个难以测得，为此可通过测得该点三个方向上的线应变，确定该点主应变的大小和方向。方向上的线应变，确定该点主应变的大小和方向。由测出的由测出的 ，可以求出，可以求出 ，然，然后即可得到该点主应变的大小和方向后即可得到该点主应变的大小和方向,然后可进一步然后可进一步计算出该点主应力的大小。计算出该点主应力的大小。对于图示三片直角应变花，有对于图示三片直角应变花，有xy主应变的方向主应变的方向:主应变的大小主应变的大小:xy主应变的方向主应变的方向:主应变的大小主应变的大小:代入公式：代入公式：对于图示三片直角应变花，最后有：对于图示三片直角应变花，最后有：xy主应力的方向主应力的方向:主应力的大小主应力的大小:4 4 弯扭组合变形电测应力法弯扭组合变形电测应力法BAB点：纯剪切应力状态，点：纯剪切应力状态，主应力方向已知。主应力方向已知。B采用两片直角应变花采用两片直角应变花ABAA点：平面应力状态，点：平面应力状态，主应力方向未知。主应力方向未知。xy