材料力学第九章 吉林

材料力学第九章吉林第1页，共27页，2023年，2月20日，星期一§9.1概述一.为什么要进行实验应力分析1.理论公式都是经过实验,提出假设,通过几何、物理平衡关系推导而来.2.推导出的理论公式再经实践验证.3.对某些(受力、结构、形状)复杂构件,不满足材力理论公式的条件.4.新理论、新公式、新材料都要经过实验验证.第2页，共27页，2023年，2月20日，星期一二.实验应力分析的方法1.电测法-----主要介绍-----做两次实验2.光测法-----实验课介绍3.涂层法4.X射线法5.比拟法6.全息法第3页，共27页，2023年，2月20日，星期一§9.2电测应力分析的基本原理电测法-----非电量的电测量方法装置换算(应变)(电阻)一.转换原理构件F电阻的变化电压(电流)应变值(应变片)(应变仪)(记录器)第4页，共27页，2023年，2月20日，星期一1.电阻应变片商品形式丝绕式金属箔式基底---绝缘的薄纸,塑料片丝栅d=0.02-0.05mm镍铬,镍铜合金绕成栅引线d=0.15---0.18mm镀锔的铜线三部分产品标定l---标距l=1---20mmlmin=0.2mm阻值R=50---200Ω一般120Ω第5页，共27页，2023年，2月20日，星期一2.转换原理K----灵敏系数,一般K=2将电阻片用特殊的胶贴在被测构件,预测的方向上.实验表明:电阻变化率与测点指定方向的应变成正比,即:试验中K=2.08第6页，共27页，2023年，2月20日，星期一二.测量原理及电阻应变仪由于被测构件变形小电阻变化很小通过仪器放大来测量静态电阻应变仪工作原理----电桥平衡

[惠斯顿]电桥输出电压:ABCEDR1R2R3R4电桥平衡第7页，共27页，2023年，2月20日，星期一当产生略高阶微量得第8页，共27页，2023年，2月20日，星期一电桥输出利用转换成变换表盘,将因子变化成相应的应变系数,第9页，共27页，2023年，2月20日，星期一R1R2R3R4若Ri为固定电阻，则εi=0R2R1例如，R3和R4为固定电阻，则第10页，共27页，2023年，2月20日，星期一R2R1半桥温补，R2为温度补偿片全桥温补，R2、R4为温度补偿片，R3和R1应变一样R1R2R3R4第11页，共27页，2023年，2月20日，星期一R2R1半桥互补，R2与R1应变相反全桥互补，R3和R1应变一样，R2、R4应变与R1和R3相反R1R2R3R4第12页，共27页，2023年，2月20日，星期一结论:转(1)电桥的输出电压指示器指针的偏在一定应变条件下,桥臂电阻的变化率或应变片感受的应变成线性关系,可以从电桥输出量的大小来确定应变值.(当然要知道的关系),若只有R1为工作片则读数值(2)电桥输出为相邻两臂符号相反,相对两臂符号相同.(3)根据上述特性,相邻两臂可以消除等值同号成分温度补偿.相对两臂可以消除等值异号应变成分提高测量精度.第13页，共27页，2023年，2月20日，星期一三.温度补偿受力----变形(应变)测量温度----变形(应变)要设法消除温度变化引起的应变的原因:(1)温度变,电阻变.(2)电阻片丝栅材料的温度系数与被测物不同.方法一:桥路补偿法由相邻两臂相同的电阻片贴法构件上温度下温度产生的电阻变化(应变变化)是同号的,自动抵消,达到了互补.第14页，共27页，2023年，2月20日，星期一方法二:温度补偿法相邻两臂电阻片贴法材料温度下受力件(工作片)不受力件(补偿片)消除了工作片上由于温度变化而引起的变,达到了温度补偿.应采用相同第15页，共27页，2023年，2月20日，星期一§9.3测量电桥的接法及其应用(1)实现温度补偿(2)从复杂变形中测出所需的应变成分(3)尽量扩大读数,以减小误差,提高精度.布片方案:由受力,所测内容确定.全桥半桥四臂工作两臂工作接桥方式达到目的两臂工作单臂工作第16页，共27页，2023年，2月20日，星期一电测法的主要优点:(3)静,动均可.(4)高低温,高压,液态下.(5)可遥测.(1)灵敏度高.(2)应变片尺寸小,粘贴牢.lmin=0.2mm电测法的主要缺点:(1)只便于构件表面应变的测量.(2)测整体应力分布,需很多测点,工作量大.(3)对应力集中的测量面不够精确.(4)仪器,导线多,现场易受环境的干扰.第17页，共27页，2023年，2月20日，星期一纯弯曲梁正应力的测量RCRC、半桥互补接法ce=e2rrEEe==sc2ceaFaRCRC、第18页，共27页，2023年，2月20日，星期一§9.4二向应力状态下主应力方向已知时的应力测定当主应力方向已知时,沿主应力方向贴片,测出两个主应变.根据接桥方式找出读数应变与真实应变的关系,再由广义胡克定律求应力.例9.3圆轴扭转,已知力计算公式.R1R2R3R4求,主应力.确定布片,接桥方案并导出应第19页，共27页，2023年，2月20日，星期一R1R2R3R4ABCDR1R2R3R4解:应力分析沿与轴线成方向为主方向,故沿主应力方向布片.采用全桥接法.第20页，共27页，2023年，2月20日，星期一R1R2R3R4ABCDR1R2R3R4由广义胡克定律:第21页，共27页，2023年，2月20日，星期一§9.4二向应力状态下主应力方向未知时的应力测定第七章第五节应变分析中曾提到应变分析在工程中的应用,即介绍了应变花.若已知任意三个方向的应变,可求任意方向的应变或主应变.测第22页，共27页，2023年，2月20日，星期一的分布来选择适宜的应变花.一般选用便于计算的值.根据受力,应力第23页，共27页，2023年，2月20日，星期一弯扭组合变形实验:ABlhFABA第24页，共27页，2023年，2月20日，星期一1.消弯测扭A将片与片接半桥.量为异号.同号,在该两方向的分因在该两方向的分量为故消去了弯曲的第25页，共27页，2023年，2月20日，星期一2.消扭测弯AB引起的拉应力.半桥,测得的即弯曲引起的A点应变花片受弯曲引起的压应力.将A,B应变花上片接成.B点应变