电阻应变测量技术用于复合材料应变测量的若干问题.pdf

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1、一九八七年第四期天津商学院学才良?!,取电阻应变测量技术用于复合材料应变测量的若干问题蔡惠平一、引言众所周 知,电阻 应变测 量技术已广泛#用于 金彝结构的应变测量中。对于包装中的复 合材料结构 同样也提出了应变测量问题。由于复合材料具有与金属材料很不相同的性质,应用 电测法时应加特 别注意,否则将使 测量结果与真实应变相差 甚远。本文讨论了应变片横向效 应和贴片位置不准确对 结果造成 的误 差,得出了相应的计算公式,对一些实际问 题作了简要 的计算。并简单讨论了复 合材料用电测法时应注意的其它几个问题。二、横向效应和贴片位置不准确的综合误差横向效应是 表征垂直于应变片主轴方向应变的一种 指标

2、,是在 测量中引起系统误差白们系因 之一。丝式应变片的横向灵敏系数可从横向 丝长所占的百分比中算出,而箔式片的横向灵敏系数则 受到更多因索的影响。设%为应变片轴向灵敏系数,&为横向灵敏系数。定义二汀%称为横向效应系数。又设为应变片灵敏系数,则有关系式(%)?一卜。其中协。是标定应变片的钢试件的泊 松比。在各向同性材料,受单向拉伸载荷作用 的情况下)如图+所示。我们想得到 真实应变值,。、它,和 泊松比林。而应变片的测量值为,。和,。当应变片+一件。?和.的值 相同,则有/0)?一件123“日4)一卜56789,二?)?仑:(一丁下一一?了 丁下丁;二、一9一气几一?=林态67户?一).卜二一仑

3、,仑0)4卜。?2 38)?4林。?23“)其中卜。二一,。=,。工;日角为贴片位置偏差。以以奋叠叠含登 弋弋弋9 一尸7一7一下上一口丝仆玉一,、一44?门?!一要得到与#轴成。角 的应变它。如图%所示&,则 有圈测量真实应变值()、(一的 6仑)?一卜。)?2 38旦几囚巫旦)+一卜12 3刃?千时十)一时7么)4,。)这时卜为已知,而它二为与轴成角上的应变测量值。对正交各向异性复合材料时)如图 所示。,我们也可以进行同样的研究。例如在单向板受 偏轴拉 伸设?二,它,为沿主轴0和:的真实正应变,二,是对于0:平面的剪切应变。它。;是 沿0轴的 测 量应变值,当件二:已知时,有公式 芬蜷蜷粤

4、母 火火火单 向板受偏轴拉伸时测仑。图.测里应变值它仑,的值一而下 二夕品;万碳委戮孝汀糕黯正蔚一百而4)=。一;二,3、二。5?一。4)“一”=二;3.5.。)5肠仑了“它二一67.丫二,(不万石不言丁瓦灭而石万/义一.一在 正交各向异性复合材料沿主 轴单向拉伸的情况下,沿载荷方向的弹性模 量为二,与它垂直方向的弹性模量为,。林二了为已知,它 表示材料在方向拉伸时 引起:方向 收缩的系数,如图所示。这时 公式)?、).和)均适用。换句话 说,在这种情况下,正 交各向 异性复 合 材料可用各向 同性材料单向拉伸的计算公式)?、).和)计算。,#己#刁#9#+厂几几口口#卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜

5、降三吐 曰 曰#目曰曰+#+一匕一一、门门门店奋,蓬 当当当当当当当当当当当当当篮篮口口口一,+图单向板沿主轴单向拉伸三、算例对各向同性材料测量单向应力状态,设粘贴角与主方向偏差为日,我们可得各,()+4协它,5678日相对误差为卜5678日十?了、,一。一+一一若卜,./,?,0。,则得1,23./&)456%0。,.7 8 79:这种情况粘 贴 偏差角引起的误差很小。若应变片不是沿主方向粘 贴,而呈夹角二;0。,这时如果存在粘贴偏差角日,将引起的误差为各它。,。?,士它31&,告一协&相对误差为各1仑。?一土兰一056%一一卜若日,“或0“时,1。分别为.;8:或/%.;:。可见粘贴方位远

6、离主方向时,应变测量 的误差对粘贴偏 差角是很敏感的。对于正 交各向异性复合材料,可利用应变的转换方程?23.567.367.?23么 一83672?2 3283673?2 325672?232一3672?232进而计算?二、?;。?2 3.一3678,.,八=了#健、杏 =八口厂引牡”了=,.卜了 产 尹又了,它它0 0丫/=+之、乙到得下面用公式)进行计算)表?列出已知数,并用 图5表示部分计算结果。表?。计算它。=/。和,。=它。时 所取的参数值参参数数已知数值值?,?。,.“,。,。,5。协协协。协。(。.5 5 5 ,。?,。日日日2,6。一.“,日二0二。#2。月二#八只二2弓2呱

7、 川?川+阁缈丢竺 竺二二一一?#夕多口#月 冲一#一一 ,单向复合材料,用公式)5进行计算。若二(?=“,(6 2#=“二,(!#?!=,卜二;(#.其部分结果见图。图 2=5.单向复合材料偏轴拉伸时它?=,二与各参数的关系四、分析讨论?。复合材料沿主轴的拉伸,沿加载方向的 测量应变值和真实值相差很小,一般不必修正。.#横向效应系数和 贴片偏差对,。=/有明显的影响。用应变花测量可减小影响。#由于复合材料二不等于;,这样应变片横向效应系数和贴片偏差角对复合材料测 量的影响要比各向同性材料大。因此要进行修正。或采用应变花测量来减小影响。)下转第 页一.5一结束语在制 冷 负荷计算中,由 于设计

8、参数较多,决定变量取值的因素较复杂,因而 设计计算的工作量很大,本程 序计算符合 国家标准的规范,具有操作方便、运算速度快、结果 准确、可靠 的优点。从而,大大减轻了设 计者 的工作量,且便于进行方案修改和不同方案的比较。参考文献?中华人民共和国国家标准冷库设计规范&!.一 中华人民共和国国家计划#委员会编.冷藏库设计湖北工业建筑设计院编中国建筑工业出版社?.年苹果一亚&/程序设计张世英编北京师范大学出版社?年%一 亚微型计算机使用手册陆爆钧编气象出版社?年5&/语言谭浩强编科学普及出版社?年?年)上接第.5页五、其它问题?#增 强纤维复合材料对湿度较敏感,在应变片粘贴时应注意去湿 后再 贴应变片。环氧基复合 材料的传热性远小于 金属,使应变测 量值产生滑移现象比金属 更严重。应当用 合适的补偿来 消 除,例如 降低 电桥电压。.#由于复合材料的热膨 胀系数与铺 层情况、贴片方位及制造情况均有关,因此不 宜 采用自补偿应变片,而采 用补偿片的方 法。参考文献?张如一,陆耀祯主编,实验应力分析,机械工业出版社.36,#77,7 2_?6272/292 36?6+”,?726?_6367,/297:,71#?2_6+?,#7&+732 7,#,只?,637?一26+6”一,?五7 2+2,:399+6?2/29236?,?6?,?09?6,7?7+?17613?#.,2#?,?