第6章应力和力的测试课件

第6章应变、应力和力的测试

第1节应变、应力的测试第2节空间力系的测试习题7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试一、测试原理

测试用传感器：应变片测量用电路：电桥电路

7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试一、测试原理

应变片布置和电桥连接的原则

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，并尽量排除非测力的影响。

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影响。7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试二、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）

电桥连接：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：

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。7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试二、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）方法一：应变片布置在弯矩作用下的中性层上7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试二、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）方法二：应变片布置在上下表面上7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试二、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）

电桥连接：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。

应变片布置：应变片布置在上下表面上，各两个。7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试二、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）

7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试

3、扭矩作用下应变的测试电桥连接：扭矩作用下试件的表面会产生大小相等、方向正交的应变，故可接成全桥电路。应变片布置：根据主应力方向，沿与轴线成45°或135°的方向各粘贴两个应变片。7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试

3、扭矩作用下应变的测试7/23/2023第6章第1节应变、应力的测试二、几种典型力作用下应变的测试

3、扭矩作用下应变的测试7/23/2023第6章第1节应变、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：一种是主应力方向已知，另一种是主应力方向未知。

1、主应力方向已知

例如一个内部承受压力作用的容器，其表面就处于平面应力状态，且主应力方向是已知的。7/23/2023第6章第1节应变、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7/23/2023第6章第1节应变、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7/23/2023第6章第1节应变、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7/23/2023第6章第2节空间力系的测试一、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矩。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：

1、弹性元件加应变片组成

2、压电元件组成

7/23/2023第6章第2节空间力系的测试二、空间力系测量装置

1、弹性元件加应变片

（1）弹性柱+应变片

7/23/2023第6章第2节空间力系的测试二、空间力系测量装置

1、弹性元件加应变片

（2）八角环+应变片——圆环+应变片

7/23/2023第6章第2节空间力系的测试二、空间力系测量装置

1、弹性元件加应变片

（2）八角环+应变片——圆环+应变片

7/23/2023第6章第2节空间力系的测试二、空间力系测量装置

1、弹性元件加应变片

（2）八角环+应变片——圆环+应变片

7/23/2023第6章第2节空间力系的测试二、空间力系测量装置

1、弹性元件加应变片

（2）八角环+应变片

7/23/2023第6章第2节空间力系的测试二、空间力系测量装置

1、弹性元件加应变片

（2）八角环+应变片

7/23/2023第6章第2节空间力系的测试二、空间力系测量装置

1、弹性元件加应变片

（3）测力架

7/23/2023第6章第2节空间力系的测试二、空间力系测量装置

2、压电元件——压电式力传感器7/23/2023第6章习题一、填空题

1、平面应力方向未知时，采取

的方法测量。

2、空间力系测量装置主要有

和

两大类。二、分析计算题

1、已知一均匀杆件上同时作用着拉力F和弯矩M。①请问在排除弯矩M影响的情况下要测出拉力F的应变时，应如何布置应变片和连接电桥？②请问在排除拉力F影响的情况下要测出弯矩M的应变时，应如何布置应变片和连接电桥？③在上述测量中，若供桥电源是3V，采用的应变片的灵敏度是2。当电桥输出电压是0.12mV时，其对应的应变各是多少？

2、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？7/23/2023第6章习题三、简答题

1、测量应变时应遵循的原则是什么？

2、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接电桥？

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小和方向时，应如何布置应变片和连接电桥？

7/23/2023测试技术复习提纲第1章信号及其描述

1、信号的定义、数学模型及其分类。

2、信号的时域描述和频域描述。

3、周期信号的频域描述：（1）傅立叶级数的三角函数和复指数函数展开式。（2）周期信号的频谱特征。

4、非周期信号的频域描述：（1）非周期信号的分类。（2）傅立叶变换及其性质。（3）典型信号的频谱。7/23/2023测试技术复习提纲第2章测试装置的基本特性

1、测试装置的线性模型及其性质。

2、测试装置的静态特性及其描述指标。

3、测试装置的动态特性：（1）频率响应函数的定义。（2）频率响应函数的表示方法。（3）频率响应函数的求法：

a、理论计算法

b、实验法（4）一阶、二阶系统的动态特性。

4、实现不失真测试的条件。7/23/2023测试技术复习提纲第3章常用传感器

1、传感器的定义、组成和分类。

2、应变片的组成及各部分作用。

3、金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。

4、电感式传感器的工作原理及其分类。

5、电容式传感器的分类。

6、压电效应及其三种形式。

7、压电式传感器及其前置放大器。

8、传感器的选用原则。7/23/2023测试技术复习提纲第4章中间变换器

1、直流电桥的作用及其接桥方式。

2、交流电桥的平衡条件及纯电阻交流电桥的平衡。

3、调制与解调的概念及调制的方式。

4、调幅的原理及其解调方法。

5、调频的原理及其借条方法。

6、滤波器的作用及分类。

7、低通、高通RC滤波器的组建方式。

8、常用频谱分析的滤波器。7/23/2023测试技术复习提纲第5章