电测应力原理课件.ppt

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1、4/10/20234/10/20231 1Mechanics of Materials Mechanics of Materials 在实验应力分析中，方法有许多，如光弹性测量法，电测法等。在实验应力分析中，方法有许多，如光弹性测量法，电测法等。电测法应用最多。电测法应用最多。（一）（一）概述概述 将将机机械械量量的的变变化化（如如变变形形、位位移移等等）转转换换成成电电学学量量（如如电电阻、电感、电容等）的变化，从而测得机械量的变化。阻、电感、电容等）的变化，从而测得机械量的变化。一、电测法一、电测法一、电测法一、电测法二、电测法测量系统二、电测法测量系统二、电测法测量系统二、电测法测量系统

2、1、应变片、应变片传感元件，把变形量转化为电阻的相对变化传感元件，把变形量转化为电阻的相对变化2、电阻应变仪、电阻应变仪将电阻的相对变形转化成为电压或电流放大后或直接以将电阻的相对变形转化成为电压或电流放大后或直接以应变显示出来或由指示记录仪器完成对应变的记录应变显示出来或由指示记录仪器完成对应变的记录4/10/20234/10/20232 2Mechanics of Materials Mechanics of Materials 3、指示记录仪器、指示记录仪器用来记录电压或是电流的变化，最终的目的是记录应变用来记录电压或是电流的变化，最终的目的是记录应变三、优、缺点三、优、缺点三、优、缺点

3、三、优、缺点1、优点、优点1）测量精度高：）测量精度高：2）传感元件小：）传感元件小：3）测量范围广：）测量范围广：利用电阻应变仪测量应变，具有较高的利用电阻应变仪测量应变，具有较高的 精度，达精度，达10-6应变片（传感元件）的尺寸很小，最小标应变片（传感元件）的尺寸很小，最小标 距可达距可达1mm，可粘贴在构件的很小部位上，可粘贴在构件的很小部位上 测得局部的应变测得局部的应变电阻应变仪能适应高温、低温、高液压下、电阻应变仪能适应高温、低温、高液压下、远距离等各种环境下的测量，不仅能传感远距离等各种环境下的测量，不仅能传感 静载，也能传感动载，还可进行多点测量。静载，也能传感动载，还可进行

4、多点测量。2、缺点、缺点1）只能测量构件表面）只能测量构件表面4/10/20234/10/20233 3Mechanics of Materials Mechanics of Materials 2）应变片有一定的面积，测得的是应变片范围内的平均应）应变片有一定的面积，测得的是应变片范围内的平均应 变，即不能显示应力集中处的梯度和分布变，即不能显示应力集中处的梯度和分布3）得不到全域性的应力分布）得不到全域性的应力分布（二）（二）电阻应变片电阻应变片一、结构：一、结构：一、结构：一、结构：常用的应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片。常用的应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片。如下图所示

5、。如下图所示。二、基本参数：二、基本参数：二、基本参数：二、基本参数：标距、宽度、灵敏系数及参考电阻值。标距、宽度、灵敏系数及参考电阻值。al引出线引出线金属丝式金属丝式半导体式半导体式箔式箔式4/10/20234/10/20234 4Mechanics of Materials Mechanics of Materials（三）（三）（三）（三）电阻应变仪电阻应变仪电阻应变仪电阻应变仪一、电阻应变仪的测量原理一、电阻应变仪的测量原理一、电阻应变仪的测量原理一、电阻应变仪的测量原理1、R=Rk R=120 k=2 在几十个在几十个（10-6）R-10-410-3 一般不直接测量电阻。一般不直接

6、测量电阻。2、电阻应变仪测量原理、电阻应变仪测量原理-惠斯登电桥惠斯登电桥 1）电桥平衡时）电桥平衡时UBD=0若若R1为应变片，为应变片，R2为可变为可变电阻，电阻，R3、R4固定，则只固定，则只要改变要改变R2的大小，使的大小，使UBD=0，即可知，即可知 R1的变化的变化情况情况 R1R3=R2R4R2R1R3R4UBDEBD4/10/20234/10/20236 6Mechanics of Materials Mechanics of Materials 2）测量加载荷前）测量加载荷前3）加载后各电阻变化量）加载后各电阻变化量4）记录）记录UBD，可知，可知的变化的变化3、应变仪中的双

7、电桥、应变仪中的双电桥 R1=R2=R3=R4=RR1 、R2 、R3、R4 R2R1R3R4UBDEBD4/10/20234/10/20237 7Mechanics of Materials Mechanics of Materials 3、应变仪中的双电桥、应变仪中的双电桥 U测量桥测量桥读数桥读数桥R2R1R3R4U1E1R2R1R3R4RtU2E24/10/20234/10/20238 8Mechanics of Materials Mechanics of Materials 若若U1+U2=0，则，则 若调节应变仪的灵敏系数若调节应变仪的灵敏系数k*，使得，使得-应变仪的读数公式应

8、变仪的读数公式!R2R1R3R4U1E1测量桥测量桥读数桥读数桥R2R1R3R4RtU2E24/10/20234/10/20231010Mechanics of Materials Mechanics of Materials（四）（四）电桥的接法电桥的接法一、全桥接法：一、全桥接法：一、全桥接法：一、全桥接法：测量桥上的四个测量桥上的四个桥臂都接上应变桥臂都接上应变片（可以是四个片（可以是四个点也可以是四个点也可以是四个方向），则方向），则二、半桥接法：二、半桥接法：二、半桥接法：二、半桥接法：测量桥上，测量桥上，R3、R4用固定电用固定电阻，阻，R1、R2接应变片，则接应变片，则三、温度补

9、偿问题：三、温度补偿问题：三、温度补偿问题：三、温度补偿问题：如果应变片粘贴在构件上，如果应变片粘贴在构件上，U测量桥测量桥读数桥读数桥R2R1R3R4U1E1R3R4R1R2RtU2E24/10/20234/10/20231111Mechanics of Materials Mechanics of Materials（六）（六）弯曲正应力的测定弯曲正应力的测定一、目的：一、目的：一、目的：一、目的：测量梁在纯弯曲时横截面上的正应力分布及正应力的大小测量梁在纯弯曲时横截面上的正应力分布及正应力的大小二、设备：二、设备：二、设备：二、设备：1、简易金属材料变形装置；、简易金属材料变形装置；2、

10、电阻应变仪；、电阻应变仪；3、矩形截面钢梁。、矩形截面钢梁。三、原理三、原理三、原理三、原理（2）多点测量、）多点测量、半桥接法、温度公共半桥接法、温度公共 补偿、补偿、等量加载等量加载（1）应变片的贴法）应变片的贴法公共补偿片公共补偿片P4/10/20234/10/20231313Mechanics of Materials Mechanics of Materials 通过对通过对1、2、3、4、5点测量的应变值，得出横截面上正应点测量的应变值，得出横截面上正应力的分布及正应力的大小力的分布及正应力的大小多点测量：多点测量：应变仪可以同时接多个应变片（用转向开关转换）应变仪可以同时接多个应

11、变片（用转向开关转换）四、数据处理四、数据处理四、数据处理四、数据处理A AB BC CD DR RR RU U1 1E E1 1154/10/20234/10/20231515Mechanics of Materials Mechanics of Materials（七）（七）弯扭组合主应力的测定弯扭组合主应力的测定一、目的：一、目的：一、目的：一、目的：测定弯扭组合时一点的主应力大小并与理论值比较，验证之。测定弯扭组合时一点的主应力大小并与理论值比较，验证之。二、设备：二、设备：二、设备：二、设备：1、弯扭组合变形装置；、弯扭组合变形装置；2、电阻应变仪；、电阻应变仪；三、原理三、原理三、

12、原理三、原理（1）多点测量、）多点测量、半桥接法、半桥接法、温度公共补偿、温度公共补偿、等量等量 加载加载（2）测量点）测量点A或或D、B或或CPalABCbABCD思考：思考：A与与D两点，哪一两点，哪一 点较为合适？点较为合适？4/10/20234/10/20231616Mechanics of Materials Mechanics of Materials A点：点：a=0a=0、-45o、-90oe ex、e ey、g gxye e1、e e2、e e3s s1、s s2、s s3应变分析应变分析广义虎克定律广义虎克定律t tAs sAA At tBB BB点：点：a=a=-45o、

13、0o，45oe ex、e ey、g gxye e1、e e2、e e3s s1、s s2、s s3应变分析应变分析广义虎克定律广义虎克定律4/10/20234/10/20231818Mechanics of Materials Mechanics of Materials R2R1R3R4U1E1测量桥测量桥ABCD（五）（五）应用应用一、拉伸或压缩时的测量一、拉伸或压缩时的测量一、拉伸或压缩时的测量一、拉伸或压缩时的测量1、采用半桥接法、采用半桥接法2、应变片的贴法与接法如右图、应变片的贴法与接法如右图R1-测量桥上测量桥上A、B两点两点R2-测量桥上测量桥上B、C两点两点PPR2R14/1

14、0/20234/10/20231919Mechanics of Materials Mechanics of Materials 二、弯曲二、弯曲二、弯曲二、弯曲1、采用半桥接法、采用半桥接法2、应变片的贴法与接法如右下图、应变片的贴法与接法如右下图R1-测量桥上测量桥上A、B两点两点R2-测量桥上测量桥上B、C两点两点PR2R1应变片的接法应变片的接法R2R1R3R4U1E1测量桥测量桥ABCD4/10/20234/10/20232020Mechanics of Materials Mechanics of Materials 三、扭转三、扭转三、扭转三、扭转1、采用半桥接法、采用半桥接法2

15、、应变片的贴法与接法如右图、应变片的贴法与接法如右图R1-测量桥上测量桥上A、B两点两点R2-测量桥上测量桥上B、C两点两点MMBR2R1R3R4U1E1测量桥测量桥ABCD45o45oR3、R4-接标准电阻（接标准电阻（120欧）欧）R1R24/10/20234/10/20232121Mechanics of Materials Mechanics of Materials 四、弯扭组合四、弯扭组合四、弯扭组合四、弯扭组合1、采用半桥或全桥接法？、采用半桥或全桥接法？2、应变片的贴法？、应变片的贴法？PalABCbA从上往下看从上往下看从上往下看从上往下看B从前往后看从前往后看从前往后看从前往后看As sAt tAt tBB思考：除了前面介绍的方法外，你能思考：除了前面介绍的方法外，你能 用何种方法测量？用何种方法测量？4/10/20234/10/20232222Mechanics of Materials Mechanics of Materials