《结构强度电测法实验报告S0801333黄鹏》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构强度电测法实验报告S0801333黄鹏（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上结构强度的电测方法试验报告学院： 航空宇航学院专业： 工程力学学号： S姓名： 黄 鹏日期：2008年12月28日结构强度电测法实验一、 实验目的1、掌握电阻应变测试方法的基本原理2、确定受理构件的危险点的主应力大小和方向3、确定危险截面的单一内力分量4、确定受力构件的最大许用载荷5、对实验数据的不确定度进行分析6、验证圣维南原理的应用二、 实验设备和器材 常温电阻应力片、试样温度补偿片、25瓦电烙铁、测量导线、清洗剂（酒精或丙酮）、砂纸、粘合剂（501或502）、绝缘胶布、YJR5型静态数字应变仪一台、拉伸实验装置一台、待测器件等三、 实验原理1、应变片原理 电阻片
2、分丝式和箔式两大类。丝绕式电阻片是用0.003mm-0.01mm的合金丝绕成栅状制成的；箔式应变片则是用0.003mm-0.01mm厚的箔材经化学腐蚀制成栅状的，其主体敏感栅实际上是一个电阻。金属丝的电阻随机械变形而发生变化的现象称为应变-电性能。电阻片在感受构件的应变时（称做工作片），其电阻同时发生变化。实验表明，构件被测量部位的应变l/l与电阻变化率R/R成正比关系，即： 比例系数Ks称为电阻片的灵敏系数。 由于电阻片的敏感栅不是一根直丝，所以Ks不能直接计算，需要在标准应变梁上通过抽样标定来确定。Ks的数值一般约在2.0 左右，这里取K=2.048。 2、电阻应变仪原理 电阻应变仪是将电
3、阻片感受到应变转化为电阻变化，再把电阻变化通过适当桥路和 放大器转为电压变化，并显示出来。电阻应变仪按其测量对象可分为静态电阻应变仪和动态电阻应变仪。动态应变仪有电压和电流输出，提供相关记录仪记录，例如X-Y记录仪、光线示波器和磁带记录仪等等。也有一些应变仪兼有静态应变数值显示和动态电压输出，使用起来比较方便。由于电阻应变仪是一种专用仪器，其显示部分直接显示应变值。通过应变可以计算出载荷、应力和变形，为核算构件的强度提供依据，因此应变仪应用十分广泛应变仪测量电路是一个电桥电路(见图1)它的四个桥臂 R1 ，R2 ，R3 ，R4 顺序连接在 A、B、C、D 之间。电桥 AC 对角接电源 E ；B
4、D 对角为电桥输出电压 UDB 。当四个电阻皆由电阻应变片组成，且四枚电阻片阻值和灵敏系数相等时，桥路有如下关系: 其中1 ，2 ，3 ，4 分别代表电阻片 R1 ，R2 ，R3 ，R4 感受的应变，这表明电压增量 UDB 与四个桥臂电阻片的应变成线性关系。利用这个关系可实现单片、半桥和全桥测量方式，获得不同的量测效果。3、温度补偿片应用原理温度改变时，金属丝的长度也会发生变化，从而引起电阻的变化。因此在温度环境下进行测量，应变片的电阻变化由两部分组成即：R = RRTR-由构件机械变形引起的电阻变化。RT-由温度变化引起的电阻变化。要准确地测量构件因变形引起的应变，就要排除温度对电阻变化的影
5、响。方法之一是，采用温度能够自己补偿的专用电阻片；另一种方法是，把普通应变片，贴在材质与构件相同、但不参与机械变形的一材料上，然后和工作片在同一温度条件下组桥。电阻变化只与温度有关的电阻片称做温度补偿片。利用电桥原理，让补偿片和工作片一起合理组桥，就可以消除温度给应力测量带来的影响。4、测量电路电桥的应用原理应变片可以感受影响变化，但必须通过应变片组成电桥电路来测量电压的变化，从而得出应变变化。通过测量电桥把电阻变化转换成电压的变化，再将电压变化放大通过应变仪显示出来（A/D数显）。由应变片和定值电阻，温度补偿片等组成的测量电桥如下图：测量电路有多种，最常用的是桥式测量电路。R1、R2、R3、
6、R4四个电阻依次接在A、B、C、D （或1、2、3、4）之间，构成电桥的四桥臂。电桥的对角AC接电源，电源电压为E；对角BD 为电桥的输出端，其输出电压用UDB表示。可以证明UDB与桥臂电阻有如下关系：UDB = 若4个桥臂电阻由贴在构件上的4枚电阻片组成，而且初始电阻R1 = R2 = R3 = R4，当输出电压UDB = 0时，电桥处于平衡状态。构件变形时，各电阻的变化量分别为R1、R2、R3、R4。输出电压的相应变化为：UDB+UDB = 在小应变 的条件下，可以证明桥路输出电压为：UDB 如果R仅由机械变形引起、与温度影响无关，而且4枚电阻片的灵敏系数Ks相等时，根据 ，可以写成：UD
7、B 如果供桥电压E不变，那么构件变形引起的电压输出UDB 与4个桥臂的应变值1、2、3、4成线性关系。式中各是代数值，其符号由变形方向决定。一般拉应变为正、压应变为负。根据这一特性：相邻两桥臂的（1、3或 2、4）符号一致时，两应变相抵消；如符号相反，则两应变的绝对值相加。相对两桥臂的（ 1 、2或 3、4）符号一致时，两应变的绝对值相加；如符号相反，则两应变相抵消。实验如果能很好地利用电桥的这一特性，合理布片、灵活组桥，将直接影响电桥输出电压的大小，从而有效地提高测量灵敏度、并减少测量误差。这种作用称做桥路的加减特性。电阻应变仪是测量应变的专用仪器，桥路输出电压UDB的大小，是按应变直接标定
8、来显示的。因此与UDB对应的应变值仪仪可由应变仪直接读出来。一般贴在构件上参与机械变形的电阻片称做工作片，在不考虑温度影响的前提下，应变片接入各桥臂的组桥方式不同、与工作片相应的输出电压也不同。在此介绍几种典型的组桥方式如下：半桥测量两枚工作片R1、 R2分别接在相邻两个桥臂AB、BC上。其它两个桥臂是应变仪的内接电阻。这时电桥的输出电压为：UDB 单臂测量只有一枚工作片R1接在AB桥臂上。其它3个桥臂的电阻片都不参与变形应变e为零。这时电桥的输出电压为：UDB 对臂测量两枚工作片R1、 R3分别接在对臂AB、CD上。温度补偿片R2、 R4分别接在其它两对臂BC、AD上。这时：UDB 单臂串联
9、测量两枚串联的工作片2R接AB臂。而两枚串联的温度补偿片2R接BC臂。其他两个桥臂接仪器的内接电阻这时：UDB 工作片串联后R1 = 2R，同样R1= 2R ，因此UDB的测量结果不变，与两枚阻片电阻变化率的平均值成正比。如下表给出典型的组桥方式：组桥方式输出电压 UDB桥臂系数 B温度补偿单臂测量1BC臂需接一枚补偿片R半桥测量1=-2时B=2不需接补偿片温度影响自动消除对臂测量1=3时B=2非工作对臂接补偿片全桥测量1=-2=-3=4时B=4不接补偿片,温度影响可自动消除串联测量B=1阻值与工作片相会地补偿片串联后接BC臂需要说明的是：不同的组桥方法不但可以提高测量灵敏度，而且可以将不同性
10、质的应变（或内力）分离开来。一点的应变测出后，根据轴力、弯矩以及扭矩与主应力及剪应力的关系，既可求出相应的内力值。5、电阻应变仪及应变测定设电阻应变仪的灵敏系数是，应变仪的应变读数是。则： 所以应变仪的读数为：调节电阻应变仪，使应变仪的灵敏系数等于应变片的灵敏系数，则： 所以可利用电阻应变仪测量应变片的电阻变化率，求出被测部位的应变值。专心-专注-专业四、 实验步骤1、 选择试件贴片对试件进行有限元分析，初步分析出结构的危险应力点的分布位置，确定试件的危险截面。先根据试件的可能危险点，把应变片粘贴在试样的特定方位。如下图：试件一（图a)试件二 （图b）根据测量需要把应变片的引出导线按单臂半桥方
11、式接到应变仪的输入端，与工作应变片桥臂相邻的桥臂接入温度补偿片。设计好有关的试验记录表格。 2、 接线单臂半桥电路测量各点的应变AB臂接工作片；BC 臂接补偿片。其它两桥臂接应变仪的内接电阻。按顺序逐个测量沿应变片的应变。应变仪显示的应变值e 仪即为被测点的实际应变。测量程序如下： 1、加卸初载P0 ，反复多次， 使应变片和试件充分接触。2、用实验方法估算出试件的最大许用载荷，并确定出应变片的最大应变（一般最大的不超过600），定出危险点3、 测出每一应变片的应变值，记录数据（至少十个数据）4、 拆线。规整实验器材五、 数据结果及处理（一）试件二 (1)、危险点、危险截面的主应力试件及危险点编
12、号如图b所示，2、3、4点受应力集中影响其主应力方向不定，1点主应力方向为竖直方向，5点实验测定的应变为剪应变与弯曲应变的组合，由5、6两片的应变，经计算可得该点的单一的最大剪应力。在试件的上下边界作用对称载荷。材料弹性模量E70Gpa,泊松比，许用应力试件二的各应变片数据记录如下：第一片压力（N）1200210030001200210030001200210030001500载荷增量(F)9009009009009009009009009001200应变()-63-138-200-68-130-193-64-127-187-82第二片压力（N）120021003000120021003000
13、1200210030001500载荷增量(F)9009009009009009009009009001200应变()-60-129-189-67-124-183-58-117-177-79第三片压力（N）1200210030001200210030001200210030001500载荷增量(F)9009009009009009009009009001200应变()-66-138-211-67-132-207-61-131-205-87第四片压力（N）1200210030001200210030001200210030001500载荷增量(F)9009009009009009009009009001200应变()-107-216-330-111-218-335-107-216-331-141第五片压力（N）1200210030001200210030001200210030001500载荷增量(F)9009009009009009009009009001200应变()15924333216124933488156242190第六片压力（N）1200210030001200210030001200210030001500载荷增量(F)9009009009009009009009009
