材料力学实验34

1、一、电测法的基本原理概述(i sh) 电测法的基本原理 共九十六页力&应变综合(zngh)参数测试仪系统原理示意图 共九十六页电测法的优点（1）灵敏度高，测量范围广。例如应变测量范围为1-104应变，力或重力的测量范围为10-2-105N等。（2）能进行静、动态测量，频响范围为050KHZ。（）轻便灵活，适用于现场及野外等恶劣环境下进行测试。电阻应变片最小标距仅0.mm。（4）能在高、低温及高压液下等特殊条件下进行测量。（5）便于与微机联结进行数据采集与处理(chl)，可广泛应用于生产管理的自动化及控制。共九十六页电测法的应用领域直接应用于工业生产的现场实测(sh c)与控制。生产新产品前的模

2、型设计实验。高技术、现代科学领域中的应用。如机器人工业、原子能反应堆、航空、航天等诸方面的参数测试。应用于运动力学测试。如运动步态测力平台、足底压力分布测试、重心运动轨迹测试等。应用于生物医学及康复事业，如患者行走步态测试，假肢参数测试等。制造各种传感受器，如力、位移，压力传感器等。共九十六页直径(zhjng)为0.003mm0.01mm的合金丝绕成栅状而成 1. 构造(guzo)与种类 二、电阻应变片的工作原理共九十六页0.003mm0.01mm的箔材经光刻腐蚀(fsh)工艺制成敏感栅 共九十六页2、电阻应变(yngbin)片的工作原理 -电阻(dinz)应变效应 共九十六页三、电测法测量(

3、cling)电路及其工作原理 1.电桥(din qio)基本特性惠斯登测量电路共九十六页共九十六页（当 时）共九十六页电桥基本特性：两相邻桥臂电阻(dinz)所感受的应变代数值相减；而两相对桥臂电阻(dinz)所感受的应变代数值相加。这种作用也称为电桥的加减性。利用电桥的这一特性，正确地布片和组桥，可以提高测量的灵敏度、减少误差、测取某一应变分量和补偿温度影响。共九十六页3.应变(yngbin)片在电桥中的接线方法（1）半桥接线(ji xin)方法共九十六页共九十六页（2）全桥接线(ji xin)方法共九十六页（3）桥臂系数(xsh)测量出的应变仪的读数(dsh)d 与待测应变之比 共九十六页

4、FF1单向应力(yngl)状态四、几种常见应力(yngl)状态下的布片方式及应力(yngl)计算轴向拉压、纯弯曲、横力弯曲上下缘FFR1R2R1R2温度自补偿，测量电压得到有效放大：共九十六页2已知主应力方向的二向应力(yngl)状态扭转、横力弯曲的中性(zhngxng)轴、均匀内压的薄壁圆筒R1R245o45o沿已知主应力方向贴片，采用温度自补偿的半桥接法共九十六页3不知主应力方向的二向应力(yngl)状态45o3应变(yngbin)花：90o0o45o共九十六页120o0o60o60o3应变(yngbin)花：共九十六页应变计的粘贴工艺和防护(fngh)措施共九十六页 应变计粘结剂1氰基丙

5、烯酸脂粘结剂 牌号为501、502、504和661等的粘结剂均属此类型。这是一种化学反应型粘结剂。2环氧树脂粘结剂 这种粘结剂是以环氧树脂为粘料，加入适量的固化剂、增塑剂而成。环氧树脂是含有环氧基的线型高分子化合物，加入固化剂后形成体型结构，具有很强的粘结力。这种粘结剂具有绝缘电阻高、防水、耐油、耐化学药品以及固化不收缩，不会造成应变计残余应力等优点(yudin)。虽然性脆，但加入适量的增塑剂可提高韧性。共九十六页3酚醛树脂粘结剂 酚醛树脂应变胶，一般由酚醛树脂加入聚乙烯醇缩醛等成份组成。市售的1720胶， JSF2胶和JSF4胶等属此类。这是一种热固型粘结剂，具有强度高、耐温、 耐油、 耐水

6、、耐老化和绝缘性能好等优点。由于需加热(ji r)固化，现场测试难于应用。共九十六页应变计的粘贴(zhnti)工艺 应变计的粘贴工艺包括： 1、构件测点部位的表面处理； 2、应变计的粘贴、固化； 3、导线的焊接； 4、应变计和引线的防护； 5、贴片质量检查。 这是电测技术中的一个关键环节，其中任何一道工序(gngx)的质量未能保证，都将直接影响测试结果。共九十六页应变计准备(zhnbi) 贴片前，将待用的应变计进行外观检查和阻值测量。外观检查可凭肉眼或借助放大镜进 行，目的在于观察敏感栅有无锈斑，缺陷，是否排列整齐，基底和覆盖层有无损坏，引线是否完好。阻值测量可用4位惠斯登电桥或数字欧姆表，目

7、的在于检查敏感栅是否有断路(dun l)、短路，并进行阻值分选，对于共用温度补偿的一组应变计，阻值相差不得超过0.5。同一次测量的应变计，灵敏系数必须相同。共九十六页构件(gujin)表面处理 对于钢铁等金属构件，首先是清除表面油漆、氧 化层和污垢；然后磨平或锉平，并用细砂布磨光。通 常称此工艺(gngy)为“打磨”。打磨光洁度应达5左右。对非 常光滑的构件，则需用细砂布沿45方向交叉磨出一些 纹路，以增强粘结力。打磨面积约为应变计面积的5倍 左右。打磨完毕后，用划针轻轻划出贴片的准确方位。 表面处理的最后一道工序是清洗。即用洁净棉纱 或脱脂棉球蘸丙酮或其它挥发性溶剂对贴片部位进行 反复擦洗，

8、直至棉球上见不到污垢为止。共九十六页 1、除油、除绣和除污； 2、磨平 、抛光； 3、清洗(qngx)干净 构件表面处理(chl)总结 共九十六页502胶贴片工艺(gngy) 贴片工艺随所用粘结剂不同而异，用502胶贴片的过程是，待清洗剂挥发后，先在贴片位置滴一点502胶，用应变计背面将胶水涂匀，然后用镊子拨动应变计，调整位置和角度。定位后，在应变计上垫一层聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手指轻轻挤压出多余的胶水和气泡。待胶水初步固化后即可松开。 粘贴好的应变计应保证位置准确，粘结牢固(log)、胶层均匀、无气泡和整洁干净。共九十六页一、贴片条件： 加压同化，用高温(gown)橡胶保护应变片，用一般的

9、 夹子加压。二、固化方法：两次加热固化； 1、第一次加热到135 恒温时间：2小时 2、自然冷却到室温； 3、第二次加热到165 恒温时间：2小时 4、处理应变片周围清洁，涂上一层薄薄的704保 护胶水； 5、加工结束601胶贴片工艺(gngy) 共九十六页601胶贴片示意图共九十六页导线的焊接(hnji)与固定 粘结剂初步固化后，即可进行焊线。常温静态测量可使用双芯多股铜质塑料线作导线，动态测量应使用三芯或四芯屏蔽电缆作导线。 应变计和导线间的连接最好通过接线端子，焊点应确保(qubo)无虚焊。导线最好与试件绑扎固定，导线两端应根据测点的编号作好标记。 共九十六页贴片质量检查 贴片质量检查包

10、括外观检查、电阻和绝缘电阻测量。外观检查主要观察贴片方位是否正确(zhngqu)，应变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等。测量电阻值可以检查有无断路、短路。绝缘电阻是最重要的受检指标。绝缘好坏取决于应变计的基底，粘贴不良或固化不充分的应变计往往绝缘电阻低。共九十六页应变计及导线(doxin)的防护 应变计受潮会降低绝缘电阻和粘结强度，严重时会使敏感栅锈蚀；酸，碱及油类浸入甚至会改变基底和粘结剂的物理性能。 为了防止大气中游离水分和雨水、露水的浸入，在特殊环境下防止酸、碱、油等杂质侵入，对已充分干燥、固化，并已焊好导线的应变计，应立即涂上防护层。 常用室温防护剂有： 1凡士林；2蜂蜡(fngl

11、)；3石蜡，炮油和松香混合物；4环氧树脂共九十六页 应变片灵敏(ln mn)系数 K值的测定共九十六页应变片灵敏系数(xsh)K值的测定装置共九十六页 我们知道： 则有： 在这里(zhl): 式中：f 为等强度梁加力点处的挠度 (此挠度从百分表上读出) H 为等强度梁的厚度 L 为等强度梁的标距共九十六页等强度(qingd)梁装置测测 的优缺点优点： 避免等强度梁弹性模量E值带来的误差缺点： 受固定端不够(bgu)牢和百分表头与等强度量接触的不稳定性的影响， 挠度值f不易测准。共九十六页黄陂蟠龙大桥(d qio)T形梁检测现场共九十六页共九十六页热电厂玻璃钢托架(tu ji)挠度检测共九十六页

12、粮仓屋顶(w dn)检测共九十六页粮仓(lin cn)屋顶检测共九十六页洛阳热电厂烟囱(yncng)检测现场材料（钢筋混凝土）高211米共九十六页洛阳热电厂烟囱(yncng)检测现场共九十六页洛阳热电厂烟囱(yncng)检测现场共九十六页洛阳(lu yn)热电厂烟囱检测共九十六页武重C5250/2-13020横梁(hn lin)检测 共九十六页武重C5250/2-13020横梁(hn lin)检测现场共九十六页应变片粘贴(zhnti)位置及弯矩图共九十六页粘贴(zhnti)应变片 共九十六页应变片粘贴(zhnti)位置共九十六页实验三 纯弯曲(wnq)梁的正应力实验 一、目的与要求 1、用电测

13、法测量受纯弯曲梁的正应力(yngl)的分布，验证 弯曲应力的理论计算公式的正确性。2、学习电阻应变仪使用操作方法 3、测量纯弯曲梁的最大挠度及验证梁挠度计算公式。共九十六页多功能电测试验装置共九十六页共九十六页二、实验设备(shbi)和工具1.XL3416型纯弯曲梁实验装置2.XL2118C型力应变综合(zngh)参 数测试仪3.游标卡尺纯弯曲梁实验装置共九十六页XL2118C型力应变综合(zngh)参数测试仪共九十六页实验(shyn)现场共九十六页三、实验(shyn)原理1. 验证(ynzhng)纯弯曲梁的正应力计算公式由梁的内力分析知，BC段的剪力为零，弯矩为一常量，因此梁的BC段为纯弯曲

14、段。在纯弯曲条件下，根据平面假设和纵向纤维间无正应力的假设，可得梁横截面上任一点的正应力计算公式为 共九十六页为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁侧面不同(b tn)高度，平行于轴线贴有应变片，如图所示。 共九十六页 在不同的横截面上的不同位置布置不同的测点，启发学生去研究(ynji)：通过这些测点的测量，你能够测量到什么？不能测量到什么？如何(rh)思考问题共九十六页共九十六页共九十六页实验采用半桥单臂、公共补偿、多点测量方法。加载采用增量法，即每增加等量的载荷(zi h)F，测出各点的应变增量 ，分别取各点应变增量的平均值 ， 依次求出各点的应变增量 ，将实测应

15、力值与理论应力值 进行比较，以验证弯曲(wnq)正应力公式。 共九十六页纯弯矩截面(jimin)正应力分布共九十六页四、实验(shyn)步骤1.设计好本实验所需的各类数据(shj)表格。2.测量矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用点到梁支点距离a及各应变片到中性层的距离 。 3.将实验装置上传感器的五芯航空插头连接到力应变综合参数测试仪背面的五芯航空插座上，插上电源，将开关置开，预热20分钟，并检查该装置是否处于正常实验状态。4.输入传感器量程及灵敏度和应变片灵敏系数（一般首次使用时已调好，如实验项目及传感器没有改变，可不必重新设置）。共九十六页5.拟订加载方案。先选取适当的初载荷P0（一般取

16、P0 =10Pmax左右），估算Pmax，分46级加载。6.分清各测点应变片引线，按实验要求接好线，调整好仪器和实验加载装置，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。7.根据加载方案加载。首先在不加载的情况下将测力量和应变量调至零；然后均匀缓慢加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；再分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复(chngf)两次。8.做完实验后，卸掉载荷，拆除接线，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，实验资料交指导教师检查签字。 共九十六页五、实验(shyn)结果处理共九十六页六、实验报告共九十六页共九十六页共九十六页实验

17、与理论(lln)的应力分布曲线 共九十六页数据表的填写(tinxi)格式序号荷载P（N）测点1测点2累计增量累计增量累计增量00200120-1312012-13-12201324025-252012-1336037-382014-1448051-5220-1314510065-65平均值共九十六页 误差原因(yunyn)分析应变片的选择、焊接、粘贴；理论公式；力传感器的误差；应变仪的精度；装置和矩形截面梁的相关参数、几何尺寸误差；操作技术熟练程度共九十六页七、思考题 1.若在梁的同一高度处沿轴线方向两面都贴有应变(yngbin)片，请考虑是否有其他接线方法，并在实验时应用。2.影响实验结果准

18、确性的主要因素是什么？3.弯曲正应力的大小是否受弹性模量E的影响？4.梁弯曲的正应力公式并未涉及材料的弹性模量E，而实测应力值的计算却用上了弹性模量E，为什么？5.实验时没有考虑梁的自重，会引起误差吗？为什么？共九十六页实验四 弯扭组合(zh)应力测定实验一、目的与要求1.用电测法测定平面(pngmin)应力状态下一点的主应力的大小和方向，并与理论计算值进行比较。2.测定薄壁圆筒在弯扭组合变形作用下的弯矩和扭矩。3.掌握电阻应变花的使用。二、实验设备和工具1.XL3415型弯扭组合实验装置2.XL2118C型力应变综合参数测试仪3.游标卡尺共九十六页实验(shyn)现场共九十六页三、实验原理(

19、yunl)和方法 当在扇臂端加一集中外力时，薄壁圆筒将产生弯扭组合变形(bin xng)，实验装置及其计算简图和内力图如图。 共九十六页贴片截面(jimin)BD为被测位置，截面(jimin)上的各种应力分布如图。 共九十六页贴片截面BD各点的应力状态分析如图所示。由应力状态分析可知构件表面上的、点为平面应力状态，B点的应力有 和 ，在测量(cling)时可分别测量(cling)；、点为纯剪切应力状态。 共九十六页1.测定(cdng)主应力大小和方向共九十六页共九十六页共九十六页2.测定(cdng)弯矩共九十六页3.测定(cdng)扭矩共九十六页（2）其他方法(fngf)：利用A、C两点处的应

20、变花共九十六页四、实验(shyn)步骤1.设计好本实验所需的各类数据表格。2.测量力臂的长度a和测点距力臂的距离L，确定试件有关参数。3.将实验装置上力传感器的五芯航空插头连接到力应变综合参数测试仪背面的五芯航空插座上，插上电源，将开关置开，预热20分钟，并检查该装置是否处于正常实验状态。4.输入传感器量程及灵敏度和应变片灵敏系数（一般首次使用(shyng)时已调好，如实验项目及传感器没有改变，可不必重新设置）。共九十六页5.拟订加载方案，根据设计要求，初载P0100N，终载Pmax500N，分46级等增量加载。6.分清各测点应变片引线，将薄壁圆筒上的应变片按不同测试(csh)要求接到综合参数

21、测试(csh)仪上，并调整好仪器，检查整个测试(csh)系统是否处于正常工作状态。完成以下列参数的测定：（1）主应力大小(dxio)、方向测定：将B、D两点的 方向的应变片按半桥单臂、公共温度补偿法组成测量线路进行测量。 （2）测定弯矩：将B和D两点的两只 方向的应变片按半桥双臂组成测量线路进行测量（ ， 为仪器读数）。 共九十六页（3）测定扭矩：将B点的-450，450和D点450，-450方向的四只应变片按全桥方式组成测量(cling)线路进行测量(cling)（ ， 为仪器读数）。 也可以根据实验要求，自行设计组桥方案。（对（2）、（3）项，请根据各点的应力状态(zhungti)分析图，至少设计一种其他的组桥方案）。7.加载。首先在不加载的情况下将测力量和应变量调至零；然后缓慢均匀加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；再分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复两次。共九十六页8.做完实验后，卸掉