材料力学第九章吉林大学

第九章实验应力分析§9.1概述§9.2电测应力分析的基本原理§9.3测量电桥的接法及应用§9.4二向应力状态下主应力已知时的应力测定§9.5二向应力状态下主应力未知时的应力测定§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.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§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)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120Ω2.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电桥平衡当产生略高阶微量得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,R1R2R3R4若Ri为固定电阻，则εi=0R2R1例如，R3和R4为固定电阻，则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R1R2R3R4R2R1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.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.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§9.3测量电桥的接法及其应用(1懒)实现改温度帐补偿(2执)从复静杂变顿形中芹测出吴所需敬的应幅变成分(3大)尽量率扩大陕读数,以减纹小误箭差,提高精唯度.布片方案:由受力,所测内容确定.全桥半桥四臂画工作两臂剪工作接桥方式达到目的两臂湿工作单臂鹊工作电测井法的槽主要侄优点:(3怨)静,动均牛可.(4裤)高低俘温,高压,液态己下.(5猴)可遥剩测.(1)灵敏度高.(2)应变片尺寸小,粘贴牢.lmin=0.2mm电测奏法的塌主要逢缺点:(1碎)只便北于构饮件表役面应慈变的菠测量.(2献)测整饼体应嗽力分咸布,需很级多测符点,工作醉量大.(3肃)对应户力集灯中的景测量果面不喜够精秆确.(4逃)仪器,导线考多,现场视易受拔环境愉的干枪扰.纯弯曲丝式梁正姜应力庙的测视量RCRC、半桥互补接法ce=e2rrEEe==sc2ceaFaRCRC、§9.4二向应力状态下主应力方向已知时的应力测定当主厦应力虹方向颜已知费时,沿主晓应力比方向唉贴片,测出两辩个主近应变.根据拿接桥铜方式酱找出筑读数滥应变韵与真实占应变健的关骗系,再由略广义泄胡克伍定律哄求应遥力.例9.3圆轴扭转,已知力计躁算公活式.R1R2R3R4求,主应力.确定布片,接桥方案并导摊出应R1R2R3R4ABCDR1R2R3R4解:应力障分析沿与轴线成方向为主方向,故沿检主应渐力方惜向布榴片.采用磁全桥砖接法.R1R2R3R4ABCDR1R2R3R4由广稀义胡各克定慢律:§9.4二向应力状态下主应力方向未知时的应力测定第七君章第岸五节毅应变笔分析臭中曾殿提到后应变杨分析在工飞程中接的应尊用,即介勿绍了闻应变册花.若已茅知任误意三抹个方令向的刚应变,可求招任意计方向的应狐变或瓣主应追变.测的分犬布来舌选择议适宜贷的应芹变花.一般选用便于计算的值.根据受力,应力弯扭皮组合年变形俩实验:ABlhFABA1.消弯市测扭A将片与片接半桥.量为挪异号.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2.消扭匆测弯AB引起阿的拉恩应力.半桥,测得演的即异弯曲洁引起愈的A点应变花片受弯曲引起每的压守应力.将A,B应变花上片接成