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1、 等强度悬臂梁静应变测试与分析 设 计 人 学 号 指导教师 学 院 专业 班 级 201年 1 月0 日 目录 一、 设计名称1二、 设计任务1三、 设备仪器1四、 DH3818静态电阻应变仪介绍1五、 设计内容6六、 设计原理6七、 实验步骤1八、 数据及其处理11九、 参考文献18十、心得体会18 / 一、 课题设计名称：静应力测试及分析课程设计二、 设计任务 静应变力测试系统的搭建 电桥的连接方式与各自特点 被测对象的应力,应力的理论计算 理论计算与测试数据的对比分析 误差分析(包括理论与实际测试）三、 设备仪器D3818静态电阻应变仪、常温用电阻应变片、温度补偿片、等强度梁、万用表、
2、质量块、52胶水、酒精、焊锡膏、磨砂皮、焊棒、棉签等。四、DH818静态电阻应变仪介绍（一）、概述D38静态应变测量仪由数据采集箱、微型计算机及支持软件组成.可自动、准确、可靠、快速测量大型结构、模型及材料应力试验中多点的静态应变（应力）值。广泛应用于机械制造、土木工程、桥梁建设、航空航天、国防工业、交通运输等领域.若配接适当的应变式传感器, 也可对多点静态的力、压力、扭矩、位移、温度等物理量进行测量。特点： 手控状态时,大屏数码管显示测量通道和输入应变量，且可通过功能键设置显示通道、修正系数及平衡操作；自动平衡:内置120标准电阻, /4桥（公用补偿)、半桥、全桥连接方便。（二)、技术指标、
3、测量点数：有可测10点和20点两种,每台计算机可控制十六台静态应变测量仪；、程控状态下采样速率:10测点/秒；3、测试应变范围：1999;4、分辨率：1；5、系统不确定度：不大于0%；6、零漂：4/2h（程控状态)；7、自动平衡范围:150，灵敏度系数K。00,20应变计阻值误差的.%;8、测量结果修正系数范围:。009。9999(手动状态)；9、适用应变计电阻值: 501000；10、应变计灵敏度系数： 1.03。0可进行任意修正；长导线电阻修正范围： 0100； 11、交流电源电压： 220V10,50z2；12、仪器功率:约15W ；(三)、工作原理测量原理: 以1/4桥、120桥臂电阻
4、为例对测量原理加以说明。如图1所示: 图1测量原理图中： g测量片电阻， R固定电阻, KF -低漂移差动放大器增益， 因Vi=025gK， 即 Vo=KFV=0.5KEg，所以 （)式中：i 直流电桥的输出电压；-桥压（）；K 应变计灵敏度系数; 输入应变量()；Vo低漂移仪表放大器的输出电压(V);KF 放大器的增益；当2000V =。00时 =Vo/KF（)对于半桥电路 （2) 对于全桥电路 (3）这样,测量结果由软件加以修正即可.四、 、灵敏度系数修正灵敏度系数的修正： () 式中:为测量应变量，为实际应变量。 K为应变计灵敏度系数。长导线的修正 将工作片用两根长导线接至DH381（1
5、/4桥公共补偿片) （5）式中：为测量应变量,为实际应变量。 R为应变计的阻值，为单根长导线的阻值. 将工作片和补偿片的一端连接成公共线后再用三根引线至DH381(半桥连接，1/4桥计算结果) (6)式中:为测量应变量，为实际应变量。 R为应变计的阻值，为单根长导线的阻值。 将工作片接成半桥电路，然后用三根长导线引至D3818 （7)式中：为测量应变量，为实际应变量。 为应变计的阻值,为单根长导线的阻值。 将应变计接成半桥电路，然后用四根长导线引至381 （8）式中：为测量应变量，为实际应变量。 为应变计的阻值,为单根长导线的阻值。应变计阻值的修正： 全桥和半桥状态：桥路为卧桥式,测量结果和等
6、臂桥相同 /4桥（公共补偿片）状态：桥路为立式桥，则： ()式中:为测量应变量，为实际应变量，R为应变计的阻值。五、 设计内容 掌握被测对象的结构、材料等特性及其应变力的计算 应变片的粘贴方法及注意事项，电桥的组成 静应变仪的使用方法 电桥的选择及测试数据记录 误差分析方法及分析结果描述理论及测试过程中的问题及解决方法六、 设计原理 利用电阻应变片作为传感元件,将应变片贴在被测物体上,会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变应变片电阻值，反映被测物体应变的大小。待测非电量电阻变化R应变值感受应变: R测量R：应变仪将应变片的R U或I惠斯顿电桥放大器输出应变值静态电阻应变仪的读数与各桥臂应变片
7、的应变值有下列关系： (10)式中、分别为各桥臂上应变片的应变值。（一）、静态电阻应变仪测量原理静态电阻应变仪是依据惠斯顿电桥原理进行测量的。惠斯顿电桥如图2所示： 图2 惠斯顿电桥若在节点A、C之间给一直流电压AC，则B、D之间有电压输出BD，且VBD=（R1R324）VC/(R+R2）（R+R4），当1R3=R2R时,称电桥满足平衡条件,此时VB=，且由该电桥特性知当R=R2=R3=R4=时,电桥为全等臂电桥。 dVB(R1/RR2/R+R/R/R) (11)由于电阻应变片有R/R=K，上式可写成： dVBD=K（12+3-4） (12) 即是说电桥输出电压与四个桥臂上电阻应变片所产生应变
8、的代数和成正比.即 4dVBD/KA=（1-2+34） （3)令 4 VBD/K VAB （4）则 (1-2+3-） （15)这便是静态电阻应变仪测量原理。同时,也表明了测量电桥的加减特性。利用电桥的加减特性可以根据不同的测量需求实现单臂、半桥、全桥等测量。要记住的是静态电阻应变仪的显示值是微应变（），=06。(二)、半桥接线与测量如果应变片1接于应变仪AB接线柱，温度补偿应变片接于接线柱，则构成外半桥,如图。另内半桥由应变仪内部两个无感绕线电阻组成.应变仪读出的应变值为： （1) 图3弯曲应变半桥单补接线与测量 图弯曲应变半桥互补接线与测量若梁上同一截面处的压区和拉区分别贴应变片R1和R2,
9、接于AB和B接线柱，则构成半桥，如图4，两电阻应变片即属测量片又互为补偿，应变仪器读出应变值为： （17)又假设，则有: （8)（三）、全桥接线与测量如果梁上同一截面的拉区贴片1和R3接于AB和C接线柱,温度补偿应变片和R接于接线柱C和D，构成全桥,如图5,应变仪读出应变值为: (9）又假设,则有 （20)如果梁上同一截面的拉区贴片R1和R仍接于AB和接线柱,而压缩面贴的应变片R2和R4并接于B和D接线柱组成全桥，如图56,则应变仪读出应变值为: (21） 假设,则有: (22) 图5 弯曲应变全桥单补接线与测量 图 弯曲应变全桥互补接线与测量（四）温度补偿 贴有应变片的构件总是处在某一温度场
10、中的。当这温度场的温度发生变化时，就会造成应变片阻值的变化;而且当应变片电阻栅粘贴剂的线膨胀系数与构件材料的线膨胀系数不同时，应变片就会产生附加应变。这种现象叫做温度效应。温度效应造成的电阻相对变化是比较大的.严重时，每温升1,应变仪的指示应变可达几十微应变。显然，这时虚假的非被测应变，必须设法排除。消除温度效应影响的措施，叫做温度补偿. 温度补偿较简易的方法是:将一片规格、材料及灵敏系数与工作应变片（即贴在构件待测点上的应变片)完全相同的应变片（称为温度补偿片）粘贴在一块与被测构件材料相同但不受力的试样上(或直接粘贴在构件上不受力而离被测点又较近的部位）,并将此试样放在离被测点尽可能接近的位置(处于同一温度场）。用同一长度、规格的导线，按相同的走向接至应变仪，联成半桥电路，并使工作应变片与温度补偿片处于相邻的桥臂。这时，工作应变片所反映的应变量 （23)而由于温度补偿片与工作应变片处于相同温度变化的环境中，但不受力，因此只有温度的应变，即由于是半桥连接，故,由 可知,从测量桥上测得的应变值 (2） 于
