《桥路与弯曲应力实验【特制材料】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥路与弯曲应力实验【特制材料】（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、材料力学电测实验部分弯曲应力与桥路实验王习术Tel:62792972(O)1课程知识桥路与弯曲应力实验电测法基本原理及概述；电测法基本原理及概述；实验装置及仪器设备；实验装置及仪器设备；实验内容及要求；实验内容及要求；实验原始数据；实验原始数据；实验报告要求。实验报告要求。2课程知识电测法的基本原理电测法的基本原理： 电阻应变测量（简称电测法）原理是用电阻丝用基体电阻应变测量（简称电测法）原理是用电阻丝用基体材料封装成一张片作为敏感元件，将被测构件表面的物理材料封装成一张片作为敏感元件，将被测构件表面的物理量等非电量转换成电量进行测量的一种实验方法。量等非电量转换成电量进行测量的一种实验方法。
2、被被测测构构件件电阻片电阻片电电 量量光、电、机械光、电、机械传感器传感器测量仪器测量仪器数据采集与处理数据采集与处理测测 量量 值值力力学学参参量量机机械械参参量量电电 压压电电 流流3课程知识敏感元件之一敏感元件之一电阻应变片电阻应变片电阻片的构造电阻片的构造4课程知识各种电阻片样品各种电阻片样品5课程知识电阻片的工作原理电阻片的工作原理金属丝的电阻应变效应金属丝的电阻应变效应 电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理学原理工作的。学原理工作的。由物理学可知，导线电阻由物理学可知，导线电阻 的表达式：的表达式：我们将电阻应变片粘贴在受载构
3、件上，当受到拉伸时金我们将电阻应变片粘贴在受载构件上，当受到拉伸时金属丝将被伸长电阻值随之增加，同理受到压缩时电阻值属丝将被伸长电阻值随之增加，同理受到压缩时电阻值将减小，可见电阻值随变形而发生变化。由实验可知，将减小，可见电阻值随变形而发生变化。由实验可知，当变形在一定范内，线应变与电阻变化率之间存在线性当变形在一定范内，线应变与电阻变化率之间存在线性关系。即：关系。即：6课程知识应变仪电桥的工作原理应变仪电桥的工作原理目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。值变化。 四臂电桥如图所示：四臂电桥如图所示：7课程知识常用的几种组桥方式
4、：常用的几种组桥方式：1. 单臂测量单臂测量：桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。：桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为：输出的桥压为：2.半桥测量半桥测量：桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形。：桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为：输出的桥压为：3. 对臂测量对臂测量：桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。输：桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。输出的桥压为：出的桥压为：4.全桥测量：全桥测量：桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输出的桥压为：出的桥压为：8课程知识式中：式中： 1、 2、 3、 4分别代表四个应变片
5、所感受的应变值，分别代表四个应变片所感受的应变值，我们称此式为我们称此式为电桥的加减特性电桥的加减特性。当在小应变、等桥臂（当在小应变、等桥臂（R1= R2= R3 = R4 ）、相同的灵敏系数）、相同的灵敏系数时，上式简化成下式：时，上式简化成下式：若电桥的四个臂均与粘贴于构件上的电阻片相连，当构件变若电桥的四个臂均与粘贴于构件上的电阻片相连，当构件变形时，桥臂上的阻值分别变为：形时，桥臂上的阻值分别变为： R1+ R1 、R2+ R2、 R3+ R3、 R4+ R4。此时此时BD点的输出电压为：点的输出电压为：可以证明输出电压与桥臂阻值的关系：可以证明输出电压与桥臂阻值的关系：9课程知识温
6、度补偿片温度补偿片（桥测量或称单点测量）桥测量或称单点测量） 引起电阻片的阻值改变的因素：引起电阻片的阻值改变的因素：1.机械变形；机械变形；2.温度变温度变化。温度变化引起阻值改变的量是无用的量。可以利用电桥化。温度变化引起阻值改变的量是无用的量。可以利用电桥加减特性，通过温度补偿片来消除。即加减特性，通过温度补偿片来消除。即单臂（单臂（桥）测量桥）测量。10课程知识半桥测量半桥测量在在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。11课程知识对臂测量对臂测量 在在AB，CD两个臂上接工作片，两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿接温度补偿
7、片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。12课程知识全桥测量全桥测量 电桥的四个臂上接工作片，都参与机械变形，同处电桥的四个臂上接工作片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消。一个温度场，温度影响相互抵消。13课程知识实验目的实验目的 测定矩形梁在横弯条件下指定截面的应力分布规律，并测定矩形梁在横弯条件下指定截面的应力分布规律，并与理论值进行比较；与理论值进行比较； 利用已有布片方案进行各种组桥，并比较不同组桥方式利用已有布片方案进行各种组桥，并比较不同组桥方式的测量结果，学习提高测量灵敏度的方法，并计算出的测量结果，学习
8、提高测量灵敏度的方法，并计算出各种组桥方式下的桥臂系数各种组桥方式下的桥臂系数B B；初步掌握电阻应变仪和电子拉伸试验机的工作原理以初步掌握电阻应变仪和电子拉伸试验机的工作原理以及对测试结果的影响因素；及对测试结果的影响因素；学会实验研究工程问题的理念如如何提出科学问题，学会实验研究工程问题的理念如如何提出科学问题，如何处理实验中的误差等等？如何处理实验中的误差等等？14课程知识实验装置简介实验装置简介量测高度量测高度h，宽度，宽度b，跨度，跨度L，支点到，支点到测试截面距离测试截面距离a等原始数据。等原始数据。L =a =15课程知识横截面上应力的分布理论分析基础横截面上应力的分布理论分析基
9、础 在平面弯曲条件下，矩形梁任一在平面弯曲条件下，矩形梁任一截面上的应力沿高度的变化：截面上的应力沿高度的变化：16课程知识图示分布规律图示分布规律MxL / 2PL/4M-x弯距图弯距图布片图布片图应力分布图应力分布图应力状态应力状态-+-123456789加载点应该在中点17课程知识应力与应变关系（小变形条件下）应力与应变关系（小变形条件下）1.弯曲正应力公式：2.虎克定律：Jy18课程知识实验内容及要求1.测量矩形截面梁指定截面的应力分布。通过接线箱对测量矩形截面梁指定截面的应力分布。通过接线箱对 梁上梁上7枚电阻片逐片进行单臂测量，要求每枚电阻片枚电阻片逐片进行单臂测量，要求每枚电阻片
10、不少于不少于2遍有效差值。所谓差值就是用末读数减去初遍有效差值。所谓差值就是用末读数减去初读数，即读数，即2. 根据仪器显示的数值经过修正得到实际应变值：根据仪器显示的数值经过修正得到实际应变值：将修正后的将修正后的 片片带入上式计算出相应点的应力值。带入上式计算出相应点的应力值。 末末 初初 = E 片片K片2.08E=?19课程知识3. 利用梁上下表面各两片电阻片按下列方式进行测量，利用梁上下表面各两片电阻片按下列方式进行测量，求出该截面最大应变求出该截面最大应变 max，及各种组桥方式下的桥臂及各种组桥方式下的桥臂系数系数B：半桥测量：半桥测量：两片工作片，选所感应的应变值符号两片工作片
11、，选所感应的应变值符号 相反，大小相等的；相反，大小相等的；对臂测量：对臂测量：两片工作片，选所感应的应变值符号两片工作片，选所感应的应变值符号 相同。大小相等的；相同。大小相等的；全桥测量：全桥测量：四片工作片，选所感应的应变值符号四片工作片，选所感应的应变值符号 和应变值两两相同的。和应变值两两相同的。20课程知识实验名称，实验日期，实验成员姓名及学号实验名称，实验日期，实验成员姓名及学号; ;实验目的实验目的; ;实验设备及装置简图：应注明所用机、仪器的名称、实验设备及装置简图：应注明所用机、仪器的名称、 型号、精度、量程等，并画出实验装置简图型号、精度、量程等，并画出实验装置简图; ;
12、实验原理简述实验原理简述; ;实验内容及步骤实验内容及步骤; ;原始实验数据：包括所用材料的力学性能指标，如：原始实验数据：包括所用材料的力学性能指标，如： 材料名称及牌号、弹性模量材料名称及牌号、弹性模量E E。机、仪器的量。机、仪器的量 程，加载速度、应变仪的灵敏系数、电阻片的程，加载速度、应变仪的灵敏系数、电阻片的 灵敏系数、试样的几何尺寸等灵敏系数、试样的几何尺寸等; ;实验数据的处理：实验数据应列表和以曲线形式给实验数据的处理：实验数据应列表和以曲线形式给 出，注明测量单位，给出最终实验结果。对结出，注明测量单位，给出最终实验结果。对结 果应定性分析实验误差，分析主要误差来源果应定性
13、分析实验误差，分析主要误差来源; ;实验报告要求实验报告要求21课程知识实验结果的讨论：应将实验中所观测到的主要现象、实实验结果的讨论：应将实验中所观测到的主要现象、实 验结果进行总结归纳；并运用基本理论，分析实验验结果进行总结归纳；并运用基本理论，分析实验 中观测到的实验现象，以便巩固和加深材料力学的中观测到的实验现象，以便巩固和加深材料力学的 基本理论与概念基本理论与概念; ;在报告中可以表达对实验的体会及对实验的意见；在报告中可以表达对实验的体会及对实验的意见；一周后交报告。一周后交报告。对于本次实验根据各点应变值，计算最大应变点的对于本次实验根据各点应变值，计算最大应变点的 应力，并画
14、出该截面的理论和实验的应力分布应力，并画出该截面的理论和实验的应力分布 曲线。要求取两遍地有效数据作为原始实验数曲线。要求取两遍地有效数据作为原始实验数 据，两遍数据的不重复性不大于据，两遍数据的不重复性不大于5%5%；误差分析及讨论。误差分析及讨论。22课程知识实验曲线的正确画法实验曲线的正确画法不正确画法不正确画法正确画法正确画法23课程知识五五. .原始数据原始数据矩形截面梁的几何尺寸矩形截面梁的几何尺寸( (自己量取）自己量取）钢材的弹性模量：钢材的弹性模量：2.062.0610105 5MPaMPa；电阻片灵敏系数电阻片灵敏系数2.082.08；应变仪灵敏系数设为应变仪灵敏系数设为2
15、.082.08；初载荷初载荷P P0 0=500N=500N，末载荷，末载荷P PN N=4500N=4500N；加载速度：加载速度：0.5mm/min0.5mm/min；试验机精度：试验机精度：1%1%；应变仪量程：应变仪量程：19999 19999 ；应变仪分辨率：应变仪分辨率：1 1。24课程知识思考题思考题1、用梁上表面、用梁上表面1，2两枚电阻片组成半桥测量会两枚电阻片组成半桥测量会 得到什么结果，为什么？得到什么结果，为什么？2、用、用1，8两枚电阻片组成对臂测量时测量结果两枚电阻片组成对臂测量时测量结果 如何，为什么？如何，为什么？3、如果载荷、如果载荷P与矩形梁的中性轴不垂直时，对与矩形梁的中性轴不垂直时，对 测量结果有什么影响，如何利用组桥方法来测量结果有什么影响，如何利用组桥方法来 消除这种影响。消除这种影响。25课程知识参考数据表格参考数据表格26课程知识27课程知识
