应力和力的测试

1、第第6 6章章 应变、应力和力的测试应变、应力和力的测试 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试 习题习题第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试一、测试原理一、测试原理 测试用传感器：测试用传感器：应变片应变片 测量用电路：测量用电路：电桥电路电桥电路 )(41)(41,4321044332211043214321 gyySUURRRRRRRRUURRRRRRRR对应的应变计算则为：对应的应变计算则为：则电桥输出电压为：则电桥输出电压为：，的阻值变化分别为的阻值变化分别为若若第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应

2、力的测试应变、应力的测试一、测试原理一、测试原理 应变片布置和电桥连接的原则应变片布置和电桥连接的原则 应变片布置的原则：应变片布置的原则： 应变片应粘贴在被测对象应变最大的位置处，并尽量排除非应变片应粘贴在被测对象应变最大的位置处，并尽量排除非测力的影响。测力的影响。 电桥连接的原则：电桥连接的原则： 电桥连接应选取输出最大的接桥方法，并尽量排除非测力的电桥连接应选取输出最大的接桥方法，并尽量排除非测力的影响。影响。第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试二、几种典型力作用下应变的测试 1、拉力作用下应变的测试（排除弯矩的影响）、拉力作用

3、下应变的测试（排除弯矩的影响） 电桥连接：电桥连接：拉力作用下只有正的应变，最多接成对臂半桥。拉力作用下只有正的应变，最多接成对臂半桥。 应变片布置有两种方法：应变片布置有两种方法： 方法一：应变片布置在弯矩作用下的中性层上；方法一：应变片布置在弯矩作用下的中性层上； 方法二：应变片布置在上下表面上。方法二：应变片布置在上下表面上。第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试二、几种典型力作用下应变的测试 1、拉力作用下应变的测试（排除弯矩的影响）、拉力作用下应变的测试（排除弯矩的影响） 方法一：应变片布置在弯矩作用下的中性层上方法一：应变片布

4、置在弯矩作用下的中性层上gyFFgBAgyFBFBBFAFAASUUSUSUURR 000221)(41:,: 拉力产生的应变则为：拉力产生的应变则为：电桥输出电压为：电桥输出电压为：应变片状态：应变片状态：第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试二、几种典型力作用下应变的测试 1、拉力作用下应变的测试（排除弯矩的影响）、拉力作用下应变的测试（排除弯矩的影响） 方法二：应变片布置在上下表面上方法二：应变片布置在上下表面上gyFFgBAgyMFBMBFBBMFAMAFAASUUSUSUURR 000221)(41:,: 拉力产生的应变则为：拉

5、力产生的应变则为：电桥输出电压为：电桥输出电压为：应变片状态：应变片状态：第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试二、几种典型力作用下应变的测试 2、弯矩作用下应变的测试（排除拉力的影响）、弯矩作用下应变的测试（排除拉力的影响） 电桥连接：电桥连接：弯矩作用下既有正的应变，又有负的应变，故可弯矩作用下既有正的应变，又有负的应变，故可 接成全桥电路。接成全桥电路。 应变片布置：应变片布置：应变片布置在上下表面上，各两个。应变片布置在上下表面上，各两个。第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测

6、试二、几种典型力作用下应变的测试 2、弯矩作用下应变的测试（排除拉力的影响）、弯矩作用下应变的测试（排除拉力的影响） gyMMgDCBAgyMFDMDFDDMFCMCFCCMFBMBFBBMFAMAFAASUUSUSUURRRR 000)(41:,:,: 弯矩产生的应变则为：弯矩产生的应变则为：电桥输出电压为：电桥输出电压为：应变片状态：应变片状态：第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试二、几种典型力作用下应变的测试 3、扭矩作用下应变的测试、扭矩作用下应变的测试 电桥连接：电桥连接：扭矩扭矩作用下试件的表面会作用下试件的表面会产生大小相

7、等、方向产生大小相等、方向正交的应变，故可接正交的应变，故可接成全桥电路。成全桥电路。 应变片布置：应变片布置：根根据主应力方向，沿与据主应力方向，沿与轴线成轴线成45或或135的方向各粘贴两个应的方向各粘贴两个应变片。变片。第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试二、几种典型力作用下应变的测试 3、扭矩作用下应变的测试、扭矩作用下应变的测试gyTTgDCBAgyTDTDDTCTCCTBTBBTATAASUUSUSUURRRR 000)(41:,:,: 扭矩产生的应变则为：扭矩产生的应变则为：电桥输出电压为：电桥输出电压为：应变片状态：应变

8、片状态：第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试二、几种典型力作用下应变的测试 3、扭矩作用下应变的测试、扭矩作用下应变的测试第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试三、平面应力状态下主应力的测试三、平面应力状态下主应力的测试 平面应力状态下主应力的测试可分为两种情况：一种是主应平面应力状态下主应力的测试可分为两种情况：一种是主应力方向已知，另一种是主应力方向未知。力方向已知，另一种是主应力方向未知。 1、主应力方向已知、主应力方向已知 例如一个内例如一个内部承受压力作用部承受压力作用的容器，其表面的容器，其表面就处

9、于平面应力就处于平面应力状态，且主应力状态，且主应力方向是已知的。方向是已知的。第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试三、平面应力状态下主应力的测试三、平面应力状态下主应力的测试 1、主应力方向已知、主应力方向已知ggSUUSUUR 022011同理可得同理可得接入电桥电路，可得接入电桥电路，可得，方向贴应变片方向贴应变片沿沿 第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试三、平面应力状态下主应力的测试三、平面应力状态下主应力的测试 1、主应力方向已知、主应力方向已知泊泊松松比比。弹弹性性模模量量，式式中中，行行计计算算。而而必必须须用用下下面面的的

10、公公式式进进，直直接接得得出出注注意意：此此时时，不不能能由由 EEE )(1)(1,122221212121第第6 6章章 第第1 1节节 应变、应力的测试应变、应力的测试三、平面应力状态下主应力的测试三、平面应力状态下主应力的测试 2、主应力方向未知、主应力方向未知第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试一、空间力系概述一、空间力系概述 对一个空间力系都可以化为三个互相垂直的分力和三个互相对一个空间力系都可以化为三个互相垂直的分力和三个互相垂直的分力矩，因此，要测试空间的力系，就必须测出它所包括垂直的分力矩，因此，要测试空间的力系，就必须测出它所包括的三个分力和三个分力

11、矩。的三个分力和三个分力矩。二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 空间力系测量装置种类较多，目前常用的主要有两种：空间力系测量装置种类较多，目前常用的主要有两种： 1、弹性元件加应变片组成、弹性元件加应变片组成 2、压电元件组成、压电元件组成 第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 1、弹性元件加应变片、弹性元件加应变片 （1）弹性柱）弹性柱+应变片应变片 第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 1、弹性元件加应变片、弹性元件加应变片 （2）八角环）八角环+应变片应变

12、片圆环圆环+应变片应变片 第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 1、弹性元件加应变片、弹性元件加应变片 （2）八角环）八角环+应变片应变片 圆环圆环+应变片应变片 第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 1、弹性元件加应变片、弹性元件加应变片 （2）八角环）八角环+应变片应变片圆环圆环+应变片应变片 第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 1、弹性元件加应变片、弹性元件加应变片 （2）八角环）八角环+应变片应

13、变片 第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 1、弹性元件加应变片、弹性元件加应变片 （2）八角环）八角环+应变片应变片 第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 1、弹性元件加应变片、弹性元件加应变片 （3）测力架）测力架 第第6 6章章 第第2 2节节 空间力系的测试空间力系的测试二、空间力系测量装置二、空间力系测量装置 2、压电元件、压电元件压电式力传感器压电式力传感器第第6 6章章 习习 题题一、填空题一、填空题 1 1、平面应力方向未知时，采取、平面应力方向未知时

14、，采取 的方法测量。的方法测量。 2 2、空间力系测量装置主要有、空间力系测量装置主要有 和和 两大类。两大类。二、分析计算题二、分析计算题 1 1、已知一均匀杆件上同时作用着拉力、已知一均匀杆件上同时作用着拉力F F和弯矩和弯矩M M。 请问在排除弯矩请问在排除弯矩M M影响的情况下要测出拉力影响的情况下要测出拉力F F的应变时，应的应变时，应如何布置应变片和连接电桥？如何布置应变片和连接电桥？ 请问在排除拉力请问在排除拉力F F影响的情况下要测出弯矩影响的情况下要测出弯矩M M的应变时，应的应变时，应如何布置应变片和连接电桥？如何布置应变片和连接电桥？ 在上述测量中，若供桥电源是在上述测量

15、中，若供桥电源是3V3V，采用的应变片的灵敏度，采用的应变片的灵敏度是是2 2。当电桥输出电压是。当电桥输出电压是0.12mV0.12mV时，其对应的应变各是多少？时，其对应的应变各是多少？ 2 2、已知一个内部承压的薄壁圆筒形容器。请问如何来测试、已知一个内部承压的薄壁圆筒形容器。请问如何来测试其表面任一点处的主应力大小？其表面任一点处的主应力大小？ 第第6 6章章 习习 题题三、简答题三、简答题 1 1、测量应变时应遵循的原则是什么？、测量应变时应遵循的原则是什么？ 2 2、用弹性柱加应变片测量空间任一力的大小和方向时，应、用弹性柱加应变片测量空间任一力的大小和方向时，应如何布置应变片和连

16、接电桥？如何布置应变片和连接电桥？ 3 3、用园环加应变片和八角环加应变片测量平面任一力的大、用园环加应变片和八角环加应变片测量平面任一力的大小和方向时，应如何布置应变片和连接电桥？小和方向时，应如何布置应变片和连接电桥？ 测试技术测试技术 复习提纲复习提纲第第1 1章章 信号及其描述信号及其描述 1 1、信号的定义、数学模型及其分类。、信号的定义、数学模型及其分类。 2 2、信号的时域描述和频域描述。、信号的时域描述和频域描述。 3 3、周期信号的频域描述：、周期信号的频域描述： （1 1）傅立叶级数的三角函数和复指数函数展开式。）傅立叶级数的三角函数和复指数函数展开式。 （2 2）周期信号

17、的频谱特征。）周期信号的频谱特征。 4 4、非周期信号的频域描述：、非周期信号的频域描述： （1 1）非周期信号的分类。）非周期信号的分类。 （2 2）傅立叶变换及其性质。）傅立叶变换及其性质。 （3 3）典型信号的频谱。）典型信号的频谱。测试技术测试技术 复习提纲复习提纲第第2 2章章 测试装置的基本特性测试装置的基本特性 1 1、测试装置的线性模型及其性质。、测试装置的线性模型及其性质。 2 2、测试装置的静态特性及其描述指标。、测试装置的静态特性及其描述指标。 3 3、测试装置的动态特性：、测试装置的动态特性： （1 1）频率响应函数的定义。）频率响应函数的定义。 （2 2）频率响应函数

18、的表示方法。）频率响应函数的表示方法。 （3 3）频率响应函数的求法：）频率响应函数的求法： a a、理论计算法、理论计算法 b b、实验法、实验法 （4 4）一阶、二阶系统的动态特性。）一阶、二阶系统的动态特性。 4 4、实现不失真测试的条件。、实现不失真测试的条件。测试技术测试技术 复习提纲复习提纲第第3 3章章 常用传感器常用传感器 1 1、传感器的定义、组成和分类。、传感器的定义、组成和分类。 2 2、应变片的组成及各部分作用。、应变片的组成及各部分作用。 3 3、金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。、金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。 4 4、电感式传感器的工作原理及其分类。、电感式传感器的工作原理及其分类。 5 5、电容式传感器的分类。、电容式传感器的分类。 6 6、压电效应及其三种形式。、压电效应及其三种形式。 7 7、压电式传感器及其前置放大器。、压电式传感器及其前置放大器。 8