等强度梁静应变测试及分析

1、目 录1、设计背景.12、设计目的. . . .23、仪器参数.34、应变片的粘贴.135、实验步骤.146、实验过程.157、实验数据及分析.168、心得体会.19第1章 设计背景静态应变测试主要用于工程实验应力分析，基于应变计测量结构上任意点的变形和应力,完成全桥、半桥、单臂公共补偿状态的静态应力-应变多点巡回检测。这种方法在机械设备、工程结构、教学科研等领域广泛应用。在机械工业中，它可用于测量透平叶片、锅炉结构或内燃机汽缸的应力等。应变仪上如果配有相应的传感器，还可以测量力、质量、压力、位移、扭矩、振动、速度和加速度等物理量及其动态变化过程，也可用作非破坏性的应变测量和检查。第二章设计目

2、的 在大学里的基础课程里，我们分别学习了材料力学、传感器等基础课程，但是在此之前，我们都是在算理论上的数据，缺乏如何将这些知识综合应用于解决实际问题的能力。 所以本次课程设计的目的有以下几点： 1.加深对材料力学、传感器、测控电路等课程知识的理解 2.将理论知识与实际问题相结合，增强解决实际问题的能力 3.以此为契机，为将来的毕业设计做好相关知识准备第三章 仪器参数 3.1仪器介绍DH3818静态应变测试系统由数据采集箱、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

3、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。 3.2仪器参数指标 1.测量点数：每台静态应变测量仪最多可测10点 每台计算机控制一台静态应变测量仪 2.程控状态下采样速率：10测点/秒 3.测试应变范围： 4.分辨率： 5.系统不确定度：小于（程控状态） 6.零漂：（程控状态） 7.自动平衡范围：，灵敏度系数， 欧应变电阻值误差的 8.测量结果修正系数范围（手动状态） 3.3工作原理测量原理：以1/4桥、120欧桥臂电阻为例对测量原理加以说明。如图所示 测量原理 图中：为测量片电阻，为固定电阻，为漂移差动放大器增益，因即所以式中：为直流电桥的输出

4、电压为桥压为应变计灵敏度系数为输入应变量为低漂移仪表放大器的输出电压为放大器增益 2V2时/ 对于1/2桥电路/ 对于全桥电路/ 这样测量结果可以加以修正 3.4数据采集箱的使用方法 数据采集箱的面板功能：（前面板如图，后面板如图） 前面板 后面板手动控制指示自动控制指示通道号显示数码管应变量及其设置修正系数的显示数码管通道号选择键，按此键，则通道号递减通道号选择键，按此键，则平衡所指的通道号应变量指示，当此灯亮表示显示的是所指示的通道号对应的应变量修正系数指示，当次灯亮表示显示的修正系数。此时修正系数值的改变可通过、键来设置设置键，按此键可在应变量与修正系数之间切换显示位移键，按此键则数码管

5、依次从左到右位移，此键在修改修正系数时有效减量键，按此键则闪烁的数码管显示值减，此键在修改修正系数时有效增量键，按此键则闪烁的数码管显示值曾，此键在修改修正系数时有效RS232通讯借口，此接口通过一根通讯电缆与计算机的RS232通讯借口相连接地端子保险丝座仪器电源开关220V电源输入插座 3.4桥路的连接 与应变计的连接如表一所示，修正结果如下： 3.4.1灵敏度系数的修正：2/ 式中：为测量应变量为实际应变量 为应变计灵敏度系数 3.4.2长导线的修正 1.将工作片用两根长导线接至DH3818（1/4桥公用补偿片）（12（R1/R） 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

6、的阻值 2.将工作片和补偿片的一端链接成公共线后再用三根引线至DH3818（半桥链接，1/4桥计算结果）（1R1/R） 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 3.将工作片接成半桥电路，然后用三根长导线引至DH3818（1R1/R） 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 4.将应变计接成半桥电路，然后用四根长导线引至DH3818 （12R2/R）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 3.4.3应变计阻值的修正 全桥和半桥状态：桥路为卧式桥，测量结果和等臂桥相同 /桥（公用补偿片）状态：桥路为立式桥，则（/12012

7、0/2）/4 式中：为测量应变量为实际应变量为应变计的阻值 应当说明，只有当与120欧相差较大时，才需修正，如当130欧时，引起的误差为0.16 3.4.5修正系数的修正 式中：为测量应变量为实际应变量 为所设置的修正系数 3.4.6桥式传感器的连接桥式传感器内部桥路也包括全桥、半桥、以及1/4桥。半桥连接与表一中方式四相同，全桥连接与表一中方式六相同，参数设置时，桥路方式为方式一，导线电阻为0，灵敏度系数为2，桥臂电阻为120欧，在参数设置的测点特性状态，将测点展开，首先设置被测物理量的单位，再修正档内输入下式计算值。1/1000式中为该测点传感器的灵敏度采样后，直接显示被测物理量 3.4.

8、7热电偶换能器的连接按图5连接线路，（测点1为系统零位） 与热电偶的链接 3.4.8电压信号的输入接线图如图 电压信号的链接参数设置时，桥路方式为方式一，导线电阻为，灵敏度系数为，桥臂电阻为欧，在参数设置的测点特性状态，将测点展开，将单位设置为，修正值为，则采样后，直接显示输入电压值（最大测量值为）3.4.9有关导线电阻的说明方式一，导线电阻为两根导线之和方式二、三、四，将应变计分别用两根导线接至数据采集箱，导线电阻为两根导线电阻之和。若将两组应变计的一端连接成公共线后再引线至数据采集箱，导线电阻为单根导线电阻所有连线必须牢固可靠，建议与端子连接用焊锡焊牢。接通电源，系统就可正常工作，若精确测

9、量，请预热三十分钟系统必须良好接地，接地点为电源插座的接地端。系统接地不好，将产生一定的漂移，稳定度也将受到影响。全桥连接时，交换和的连接，可以改变输出信号的极性每通道各测点所有、及的对外连接线均应尽量短，长度也相等湿度较大的环境下使用本仪器，零漂将明显增加应避免将仪器置于强电场中使用输入、输出电缆线应尽量避免靠近电力线、变压器及其它干扰源切勿在过高的温度和湿度的条件使用和存放仪器，切勿将仪器直接在阳光下暴晒采集箱必须放置在合适的位置上使用，切勿将其倾斜或倒置使用第四章 应变片的粘贴 4.1设计布片方案 在多种贴法中，选择最优设计方案，即如实验过程中的图片所示4.2选片首先检查应变片的外观，剔

10、除敏感珊有形状缺陷，片内有汽泡，霉斑，锈点的应变片。在用电桥测量应变片的电阻值。并进行组织选配。4.3打磨钢板先用粗砂纸打磨沿刚钢板水平线正负45度打磨钢板，待打磨处呈光亮状态时，改用水细砂纸细磨。直到打磨到表面没有粗纱质打磨留下的痕迹为止4.4画线被测点精确地用钢针画好十字交叉钱以便定位4.5清洗用沾有药用酒精的药用棉签清洗预测部位表面，清除油垢灰尘，保持清洁干净4.6粘贴应变片先在手上套上塑料手套，然后在钢板表面均匀的涂上一层502胶水。一手按住应变片的一端，另一手沿着应变片方向均匀的往下压，知道应变片完全贴好才松手。4.7固化贴片后自然干燥几小时，必要时可以加热烘干4.8检查包括上观检查

11、和应变片电阻以及绝缘电阻的测量。4.9焊接导线将应变片引出导线与长导线焊接在一起，方便静态应变仪与其相连接4.10放置24小时候对贴片构件进行测量第五章 实验步骤5.1游标卡尺和直尺分别测量计算时所需要的尺寸5.2安装等强度梁将等强度梁安装到固定支架上，较少测量中的误差5.3按自己预定的方式设计方案进行测试在测试前对仪器通道进行平衡操作，修正系数等的设定。此实验中修正系数设定为一。5.4单臂测量时进行多点测量，多次测量(其中1KG和2KG的质量块各测量四次)5.5半桥测量时也选择最合适的方式进行测量5.6认真记录数据，并作好整理，以便实验完成后进行数据处理5.7实验完成时，关掉电源，整理好实验

12、器材，将实验台清除干净第六章 实验仪器（图片）该图片为测量半桥时拍摄的，图示中显示的就是此次测试中的结果 图示为应变片的贴图第七章 实验数据及分析 图11/4桥测量所得数据 应变 质量 第一次 第二次 第三次 第四次 平均值 1KG-22.96-22.06-23.88-22.98-22.96 2KG-41.86-45.03-45.03-45.03-44.24 1KG142.81144.13145.06142.79143.71 2KG304.04303.16303.16303.16303.39 1KG127.77127.01124.77127.01125.89 2KG258.12267.1126

13、6.22266.22264.40 1KG-154.95-154.95-154.05-154.95-154.73 2KG-331.99-331.98-331.97-332.87332.20半桥测量所得数据质量应变 第一次 第二次 第三次 第四次 平均值 1kg-171.16-169.81-167.11-168.91-169.24 2kg-351.82-353.16-354.96-353.16-353.28 1kg300.91300.00300.00299.10300.27 2kg637.83639.18639.18640.10639.33全桥测量所得数据 质量 应变 第一次 第二次 第三次 第四次 平均值 1kg116.21117.13116.21117.13116.67 2kg250.00250.00250.90250.90250.45数据处理 由 = F*X/Bx*h*h*E可得1/4桥中R1，R2，R3，R4各处的应变应变片一的应变=162106_146106 一应变片二，四的应变=16110-6145106应变片三的应变=118.98106_107106 灵敏度=测得值理论值第8章 课程设计中的心得 通过查询资料、请教老师 、同学的协助、反复的测数据，