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1、第九章 实验应力分析,9.1 概述,9.2 电测应力分析的基本原理,9.3 测量电桥的接法及应用,9.4 二向应力状态下主应力已知时 的应力测定,一. 为什么要进行实验应力分析,1. 理论公式都是经过实验, 提出假设, 通过 几何、物理平衡关系推导而来.,2. 推导出的理论公式再经实践验证.,3. 对某些(受力、结构、形状)复杂构件, 不 满足材力理论公式的条件.,4. 新理论、新公式、新材料都要经过实验 验证.,二. 实验应力分析的方法,1. 电测法-主要介绍-做两次实验,2. 光测法-实验课介绍,3. 涂层法,4. X射线法,5. 比拟法,6. 全息法,一. 转换原理,1. 电阻应变片,商
2、品形式,丝绕式,金属箔式,基底-绝缘的薄纸,塑料片,丝栅d=0.02-0.05mm镍铬,镍铜合金绕成栅,引线 d=0.15-0.18mm 镀锔的铜线,三部分,产品标定,l-标距 l=1-20mm lmin=0.2mm,阻值 R=50-200 一般120,2. 转换原理,K-灵敏系数, 一般K=2,将电阻片用特殊的胶贴在被测构件,预测 的方向上. 实验表明:电阻变化率,与测点指定方向的应变 成正比, 即:,二. 测量原理及电阻应变仪,由于被测构件变形小,电阻变化很小,通过仪器放大来测量,电桥输出电压:,电桥平衡,当产生,略高阶微量得,电桥输出,变换表盘, 将因子 变化成相应的应变系数,结论:,在
3、一定应变条件下, 桥臂电阻的变化率,或应变片感受的应变 成线性关系,可以从,电桥输出量的大小来确定应变值.(当然要,知道 的关系), 若只有R1为工作片,则读数值,(2)电桥输出为相邻两臂符号相反,相对两臂,符号相同.,(3)根据上述特性, 相邻两臂可以消除等值同,三. 温度补偿,温度-变形(应变),要设法消除温度变化引起的应变的原因:,(1)温度变, 电阻变.,(2)电阻片丝栅材料的温度系数与被测物 不同.,方法一: 桥路补偿法,由,相邻两臂相同的,电阻片,贴法,构件上,温度下,温度产生的电阻变 化(应变变化)是同 号的, 自动抵消, 达 到了互补.,方法二: 温度补偿法,相邻两臂,电阻片,
4、贴法,材料,温度下,受力件(工作片),不受力件(补偿片),消除了工作片上由于温度变化而引起的,采用相同,(1)实现温度补偿,(2)从复杂变形中测出所需的应变 成分,(3)尽量扩大读数, 以减小误差, 提 高精度.,全桥,半桥,四臂工作 两臂工作,两臂工作,单臂工作,电测法的主要优点:,(3) 静, 动均可.,(4) 高低温, 高压, 液态下.,(5) 可遥测.,(1) 灵敏度高.,电测法的主要缺点:,(1) 只便于构件表面应变的测量.,(2) 测整体应力分布,需很多测点,工作量大.,(3) 对应力集中的测量面不够精确.,(4) 仪器,导线多,现场易受环境的干扰.,纯弯曲梁正应力的测量,当主应力
5、方向已知时, 沿主应力方向贴片, 测,出两个主应变.根据接桥方式找出读数应变与,真实应变的关系,再由广义胡克定律求应力.,力计算公式.,求 ,主应力.确定布片,接桥方案,并导出应,解: 应力分析,沿与轴线成 方向为主方,向, 故沿主应力方向布片.,采用全桥接法.,由广义胡克定律:,第七章第五节应变分析中曾提到应变分析,在工程中的应用, 即介绍了应变花.,若已知任意三个方向的应变, 可求任意方向,的应变或主应变.,测,的分布来选择适宜的应变花.,一般选用便于计算的 值. 根据受力, 应力,弯扭组合变形实验:,1.消弯测扭,将 片与 片接半桥.,量为异号.,同号, 在该两方向的分,因 在该两方向的分量为,故消去了弯曲的,2. 消扭测弯,引起的拉应力.,半桥,测得的即弯曲引起的,A点应变花 片受弯曲,引起的压应力.,将A , B应变花上 片接成,.,3. 测主应力的大小,将 , , 片分别与补,偿片接半桥测得 , ,. 代入 , 公式,即可求出主应变. 然后根据广义胡克定律求,出主应力.,
