《工程实验力学 第2版 教学课件 ppt 作者 计欣华 邓宗白 鲁阳 等编著 参编：张明等 第5章 常温静态应变测量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程实验力学 第2版 教学课件 ppt 作者 计欣华 邓宗白 鲁阳 等编著 参编：张明等 第5章 常温静态应变测量（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工程实验力学,第5章 常温静态应变测量,5.1 静态测量的实施及稳定性 5.2 应变计栅长的选择 5.3 应变计粘贴方位误差的分析 5.4 测点位置及方位的确定 5.5 测量结果的修正,5.1 静态测量的实施及稳定性,5.1.1 静态测量的实施 5.1.2 静态测量稳定性,5.1.1 静态测量的实施,常温静态应变测量，简称静态应变测量或静态测量，其目的通常有以下几种： 1)研究构件的应力应变分布规律。 2)研究构件的强度问题。 3)研究构件局部位置的应力集中。 4)研究构件所受的载荷状况。,静态应变测量的一般步骤如下： 1.确定测量方案 2.选择应变计 3.测量仪器及设备选择和检测 4.应变计
2、的安装、接线、防护和检查 5.测量 6.测量结果分析及完成报告,5.1.1 静态测量的实施,5.1.2 静态测量稳定性,1.静态测量稳定性的影响因素 2.静态测量稳定性的检测,1.静态测量稳定性的影响因素,(1)应变计绝缘电阻变化的影响 粘贴良好、胶层完全固化与干燥的应变计，其绝缘电阻可达104M。 (2)温度变化的影响 当环境温度变化，特别是不均匀的剧烈变化时，应变计和测量导线的电阻都会发生变化，这在测量中将引起较大的读数漂移。 (3)应变计的预载处理 试验表明，粘贴好的应变计在初次使用时，常常有明显的读数漂移。 (4)抗干扰处理 在外界电磁场干扰的环境中进行测量时，为了防止其对读数的影响，
3、应该采用金属屏蔽线作为测量导线，而且屏蔽层应妥善接地。,1.静态测量稳定性的影响因素,(5)其他因素的影响 很多工艺方面的因素都会影响测量的稳定性，如应变计粘结剂未完全固化、导线焊接质量不高、接线柱接触不良等，都会引起读数漂移，这些因素一经查明应立即排除。,(1)应变计绝缘电阻变化的影响,图5-1 应变计绝缘 电阻变化的影响,2.静态测量稳定性的检测,(1)系统的综合漂移 如果是在结构的弹性范围内进行测量，则可以采取在卸载后记录读数的方法来确定综合漂移值。 (2)应变仪的零漂 在多点测量时，可将两个标准精密电阻分别作为工作片与补偿片，接在预调平衡箱的某一个通道上。 (3)环境变化引起的漂移 在
4、构件的测点附近，放置一材料与构件相同但不承受载荷的物块。,5.2 应变计栅长的选择,5.3 应变计粘贴方位误差的分析,图5-2 贴片方位 不准引起的误差,5.4 测点位置及方位的确定,5.4.1 已知主应力方向的单向应力状态 5.4.2 已知主应力方向的二向应力状态 5.4.3 未知主应力方向的二向应力状态,5.4.1 已知主应力方向的单向应力状态,构件在外力作用下，若被测点为单向应力状态，则主应力方向已知，只有主应力的值是一个未知量。此时只需在该点沿主应力的方向粘贴一个应变计，测得应变后，由单向应力状态的胡克定律即可求得主应力 =E (5-2) 式中，E为被测构件材料的弹性模量。,5.4.2
5、 已知主应力方向的二向应力状态,如果测点应力状态是二向的，并且其主应力的方向已确定，那么只有两个未知量，即1和2的值。例如图5-3所示的承受内压作用的薄壁容器，其表面各点为二向应力状态，且主应力方向已知。此时，只需沿两个主应力方向各粘贴一个应变计，分别测出两个主应变1和2(可采用半桥接法中的单臂测量技术)。然后由广义胡克定律即可求得主应力1和2 1=E1-2(1+2) 2=E1-2(2+1) (5-3) 式中，为被测构件材料的泊松比。,5.4.3 未知主应力方向的二向应力状态,图5-3 承受内压作用的薄壁容器,5.4.3 未知主应力方向的二向应力状态,图5-4 三个应变计测量一点处的主应力,5
6、.4.3 未知主应力方向的二向应力状态,5.4.3 未知主应力方向的二向应力状态,图5-5 平面应力状态,1)在主方向虽不确切知道，但大体上可以估计到的情况下，以用三轴45应变花为好。 2)如果在测量前对主方向无法估计，就应采用三轴60应变花。,5.4.3 未知主应力方向的二向应力状态,表5-1 应变花的应力应变计算公式,5.4.3 未知主应力方向的二向应力状态,表5-1 应变花的应力应变计算公式,表5-1 应变花的应力应变计算公式,5.5 测量结果的修正,在实际测量时，由于各种因素的影响会在测量读数中产生一定的误差。其中，有一些是因为使用条件的限制所不可避免，主要包括： 1)应变计的电阻值与
7、应变仪的设计电阻值不一致。 2)应变计的灵敏系数与应变仪的灵敏系数不一致。 3)应变计的横向效应。 4)长导线的影响。,5.5.1 应变计电阻值不同的修正 5.5.2 应变计灵敏系数不同的修正 5.5.3 应变计横向效应的修正 5.5.4 长导线影响及其修正,5.5 测量结果的修正,5.5.1 应变计电阻值不同的修正,我国生产的应变仪的电桥，通常是按使用电阻值为120的应变计而设计的。测量时，如果采用其他电阻值的应变计，就会改变测量电桥的输出阻抗，从而破坏原来电桥输出阻抗与放大器输入阻抗之间的匹配关系。对于不同型号的电阻应变仪，因为线路设计的不同，由这种改变而产生的影响是不同的，因而对应变测量
8、读数的影响也不相同。对于采用双电桥零位法测量原理的静态电阻应变仪，使用不同电阻值的应变计，对应变测量读数基本无影响。对于采用单电桥偏位法测量原理的静(或动)态电阻应变仪，使用不同电阻值的应变计，将会影响应变测量读数，因而需要对读数进行修正。而且误差还与电桥的接线方式有关，全桥接线法产生的误差与半桥接线法产生的误差是不同的。,5.5.2 应变计灵敏系数不同的修正,设应变仪的灵敏系数为K0，测量时使用的应变计的灵敏系数为K。对于静态电阻应变仪，只有在K=K0的情况下，读数值才等于实际应变值。因此，在静态电阻应变仪上，都设有灵敏系数调节装置。测量时，只要根据所用应变计的K值调节应变仪灵敏系数，使得K
9、=K0，应变仪的读数就等于实际应变值。 若应变计灵敏系数K超出了应变仪灵敏系数K0的调节范围，或一台应变仪上接有几种不同灵敏系数的应变计，应变仪的读数就不可能等于实际应变值，就需要进行修正。方法是在测量时可以将应变仪的灵敏系数K0调节为某一数值(一般采用K0=2)，测量之后对应变仪的读数d进行修正，修正公式为 =K0Kd (5-8),5.5.3 应变计横向效应的修正,1.单向应力状态 2.平面应力状态,5.5.3 应变计横向效应的修正,1.单向应力状态,1.单向应力状态,2.平面应力状态,5.5.4 长导线影响及其修正,5.5.4 长导线影响及其修正,图5-6 半桥接法时导线电阻的影响,5.5.4 长导线影响及其修正,图5-7 全桥接法时导线电阻的影响,
