材料力学电测法G桥电路ppt课件

1、实验应力分析根底实验应力分析根底一一. . 概述概述: :实验应力分析：实验应力分析： 经过实验对构件或其模型进展经过实验对构件或其模型进展 应力、应变和位移分析的方法。应力、应变和位移分析的方法。实验应力分析的方法：电测法、光测法。实验应力分析的方法：电测法、光测法。光测法：光弹性法、全息法、云纹法、散斑法等光测法：光弹性法、全息法、云纹法、散斑法等电测法与光测法的优缺陷：电测法与光测法的优缺陷： 电测法以电阻应变片为传感器, 将受力构件或其模型的某点处应变转换为应变片的电阻变化, 经过丈量应变片的电阻改动量, 从而确定构件或模型在该点处的应变。优点：灵敏度高，准确度高，可以实测、遥测。高温

2、、优点：灵敏度高，准确度高，可以实测、遥测。高温、 高压、动态等特殊任务条件都可运用。高压、动态等特殊任务条件都可运用。缺陷：不能测出构件内部的应变，也不能准确地反映应缺陷：不能测出构件内部的应变，也不能准确地反映应 变分布的急剧变化等。变分布的急剧变化等。1 1电测法电测法2 2光测法光测法 光测法以光波干涉或几何遮掩为根底，将受力构件或其模型的某点处应力或位移转换为光强的变化, 从而构成条纹图，经过条纹图的辩读, 从而确定构件或模型在该点处的应力或位移。优点：全场丈量，可反映应力或位移分布的急剧变化。优点：全场丈量，可反映应力或位移分布的急剧变化。三维光弹法能测出模型内部的应力。全息法、云

3、纹法、三维光弹法能测出模型内部的应力。全息法、云纹法、散斑法等属于无接触丈量，因此，可以比较容易地运用散斑法等属于无接触丈量，因此，可以比较容易地运用于高温、高压等特殊任务条件。丈量区域可大可小例于高温、高压等特殊任务条件。丈量区域可大可小例如：集成电路的焊点，其直径为如：集成电路的焊点，其直径为0.6mm。缺陷：灵敏度和精度依方法的不同而有所不同，总的来缺陷：灵敏度和精度依方法的不同而有所不同，总的来说，低于电测法。说，低于电测法。1. 根本原理根本原理: a. a. 电阻应变片及其转换原理电阻应变片及其转换原理: :RR只需测出敏感栅的电阻变化率，只需测出敏感栅的电阻变化率，即可确定相应的

4、应变。即可确定相应的应变。应变片敏感系数，应变片敏感系数，与其与其 资料及构造有资料及构造有关。关。基 底基 底敏感栅敏感栅引 线引 线二二. .电测法：电测法： b. b. 丈量电桥原理丈量电桥原理. . 电阻应变仪电阻应变仪: :BADCU UBDR2R1R4R3 当R1R2=R3R4时，UBD=0电桥平衡惠氏电桥惠氏电桥ACBDURRRRRRRRU)(43214231 当 R1=R2=R3=R4 时，假设相应发生R1、R2、R3、R4的变化量。那么：)(44321RRRRRRRRUUACBD)(44321ACU).电桥的加减特性:4321全读21半读 全桥接法 半桥接法 c. c.应变仪

5、的读数方法：应变仪的读数方法：丈量电桥和读数电桥丈量电桥和读数电桥 d. d. 温度补偿问题：温度补偿问题： 在丈量过程中，假设被测构件的环境. 温度发生 变化,敏感栅的电阻将随之变化, 而且, 当敏感栅和被测构件的线膨胀系数不同时, 敏感栅还将产生附加变形, 从而引起电阻的进一步改动。这样，在丈量结果中将包括因温度而引起的虚伪读数t， 显然这虚伪读数必需设法消除。用补偿片法消除温度影响用补偿片法消除温度影响AttA)()(21半读R1A工作片工作片MN补偿片补偿片试块试块R2BADCR2R1R4R3补偿片补偿片工作片工作片三三. . 应变丈量与应力转换计算应变丈量与应力转换计算: :步骤:)

6、.对构件的应力情况进行初步分析).确定测量点的位置及方向).确定较好的布片及组桥方案).加载荷测试).将应变转换成相应的应力或载荷等 A. A. 测点为单向应力形状测点为单向应力形状例1. 悬臂梁受力如图,知E, 试测m-m截面的max (建立与的转换计算式)解：解：1.1.测点属单向应力形状测点属单向应力形状2.在上边缘顺轴向贴一应变片，用试块作补偿, 组成半桥.tP1. 3t221. 4半读pttp)()(半读转换计算Emax:. 5mmaLPR1补偿片补偿片试块试块R2BADCR2R1R4R3讨论与思索讨论与思索:tp1tp2读数扩大两倍半读P221Emax2)(2max精度提高两倍半读

7、ER2R2既是补偿片又是任务片既是补偿片又是任务片).).把补偿片把补偿片R2R2贴在贴在m-mm-m的下边缘，能否能求的下边缘，能否能求max?max?mmPR1R2).).假设知和假设知和Z,Z,如何求如何求? ?其转换式将如何改动其转换式将如何改动? ? 相对第一种方案有无优越性相对第一种方案有无优越性? ?BADCR2R1R4R3).).还有其他更好的测试方案吗还有其他更好的测试方案吗? ?tp1tp2tp3tp44321全读)(4读数扩大四倍pEmax44max全读EmmR4R2R3R1P“全桥”BCDR1R2R4R3A例例2.2.支配连杆支配连杆, ,知知A A，E E，且有一定的

8、初曲度，且有一定的初曲度, , 要测拉力要测拉力P P，试确定布片和接线方案，并建立相应的计算公式试确定布片和接线方案，并建立相应的计算公式. .解: 1.属单向应力形状, 由于有 曲度，所以拉与弯同时存在tMN1. 2tMN43421. 3全读AEPN222. 4全读AEP 2tt3R1R4PPR2R3试块“全桥”BACDR1R2R4R3讨论与思索:).还有其他的测试方案吗?).假设要测出所测处对P力作用线的偏心 度e.将如何组桥及建立计算公式?组桥时,把R3和R4对换4321全读M2ZZMMWPeWME )( 已测出PPWEeZM PWEeZ2全读 ).还有测e的其他方案吗?MRR 2.,

9、:4121读组成半桥邻壁把例如“全桥”BACDR1R2R4R3tMNtttMN 4321 B. B. 测点为二向测点为二向( (平面平面) )应力形状应力形状: :1. 1. 假设测点为二向假设测点为二向( (平面平面) )应力形状应力形状, ,并且知主应力并且知主应力 方向方向, ,那么只需在该点处沿其主应力方向各贴一应那么只需在该点处沿其主应力方向各贴一应 变片变片, ,得主应变得主应变11和和2, 2, 即可利用虎克定律求出即可利用虎克定律求出 主应力。主应力。)(12121E)(11222Emax AR14545maxmax3max1例例3. 3. 图示圆轴图示圆轴, , 知、知、WP

10、WP，要测，要测maxmax和，试和，试确定布片和接线方案并建立相应的转换公式。确定布片和接线方案并建立相应的转换公式。解：max314511. 2EE45max1. 3Emax313145,. 1且与轴线成属纯剪切应力状态R2补偿片补偿片TTAR245121. 4半读tT12t45. 5T半读半读1. 6maxE半读1. 7PEWTBDR1R2R4R3思索与讨论：)假设取消补偿块片，沿假设取消补偿块片，沿+45+45方向再贴一方向再贴一R2R2任务片，任务片， 与与R1R1组成邻臂半桥：组成邻臂半桥：ttT451ttT452T2半读(读数扩展至二倍)TTAR2451)假设该轴在弯、扭、拉组合

11、变形下作用，要测假设该轴在弯、扭、拉组合变形下作用，要测maxmax和和 T T ，应如何做？，应如何做？d d 知知. .解：1) R1,R4,R2和R3按450方向, 且间隔中性层都为S布片。设 T,M,N,t分别是T,M, N,t 单独作用R上产生的线应 变。tNMT1tNMT3tNMT4tNMT22).2).“全桥”BCDR1R2R4R3ANMTTNM45 ss45 R3R2R4R13).3).组全桥组全桥T44321全读max11ET141max全读EET全读)1 (4maxPPEWWT4).4).5).5).).).利用以上布片能否重新组桥，测和测呢？利用以上布片能否重新组桥，测和测呢？ 依次按顺时针依次按顺时针 R1, R3, R4, R2 R1, R3, R4, R2 组成全桥组成全桥M 4 全全读读推导公式推导公式 SSME21211 ZSISMEE2121全读12SEIMZ“全桥”BCDR1R2R4R3A S ).).假设在轴的某个横截面的上下边缘沿轴向各贴一假设在轴的某个横截面的上下边缘沿轴向各贴一 任务片，组成邻臂半桥，将会测出哪些受力分任务片，组成邻臂半桥，将会测出哪些受力分 量量T T，M M，N N？).).假设在弯曲中性层的外母线上沿轴向贴一片任假设在弯曲中性层的外母线上沿轴向贴一片任务务 片，用补偿块片与之组成邻臂半桥，又将测出片，用补偿