等强梁应变片实验

南昌大学实验报告学生姓名：李森学号：5801410059专业班级：过控卓越10实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：20130505实验成绩：一、应力测量实验压力容器的种类很多，按类型主要可分为厚壁和薄壁容器。按照工艺要求设计制造的压力容器，其筒壁或封头上安装或焊有各种接管，支卒，人孔、吊环等等。这些零件的存在，使的某些部位的应力分布变的相当复杂。为了确保结构的安全运行，就必须对这些部位进行必要的应力分析。除了一些简单的结构可以进行理论分析之外，目前用于对压力容器进行应力分析主要手段有：实验应力分析方法及有限元方法。因为有限元法只能对形状和受力比较简单的零件进行分析，所以在压力容器的应力分析与强度设计中，实验应力分析占有重要的地位。实验1电阻应变电粘贴一、实验目的1、了解电阻应变片的粘贴工艺进行粘贴，粘合剂为502胶。2、制定布片方案。在等强梁上及补偿块上进行粘贴。（要求共贴六片由图A—1所示）3、焊接导线，应变片编号，导线固定，并进行质量检查。二.实验仪器等强梁、丙酮、脱脂棉、502胶、红外灯或电吹风、石蜡或石蜡松香、万用电表三、实验原理电阻应变法测量应力的基本原理是:将电阻应变片固定在被测构件上,当构件变形时,应变仪可以将应变的电阻值发生相应的变化.通过电阻应变仪,可以将应变片中的阻值变化测量出来度以正比于应变值的模拟电信号输出,最后就可以用记录仪记录.四、实验内容与步骤1、在等强梁及补偿块上的贴片处进行清洗和打磨。去除油漆、油垢及锈层。用0#沙纸打磨试件表面。打磨方向与应变片轴线成45°交叉纹路。打磨面积约为应变片的3～5倍。溶剂用乙醇或丙酮。2、在试件表面划出定向标志以便于粘贴。3、对已划线表面进行最后清洗。用脱脂棉球沾上丙酮或乙醇擦拭试件表面，更换棉球直至擦后棉球无墨迹为止。经最后清洗的表面勿用手接触。4、对应变片先进行外观检查，然后用QJ—23型直流电阻电桥对应变片进行阻值检查，至少保证≤±０.5Ω。5、将选好的应变片用502胶贴在试件上。先在应变片及试件贴片处薄薄地涂上一层胶，对准中心线把片贴在试件上，用一塑料薄膜垫在应变片上面，用手指滚压，将多余的粘合剂和气泡挤出。6、用红外灯或电吹风进行干燥，但温度不宜太高（〈６０℃）。 7、如果干燥后对应变片进行质量检查。检查应变片是否贴牢，有无气泡，位置是否正确，有无短路或断路，并检查电阻片与试件之间的绝缘电阻，绝缘电阻一般应大于20兆欧。8、检查合格后用胶布把应变片固定，编号、焊接导线，要求整齐、美观。9、若测量间隔时间长，需作防潮处理。用石蜡或石腊松香、凡士林配制防潮盖层材料，涂在应变片之上以期防潮，涂复温度为60℃为宜，且构件亦应适当用红外线灯或电吹风加温。五、实验报告要求1、简述贴片、接线，检查等主要步骤。答：eq\o\ac(○,1)用脱脂棉蘸丙酮清洗等强梁上的污垢。eq\o\ac(○,2)用铅笔在等强梁上合适的位置划线，方便应变片粘贴定位。eq\o\ac(○,3)用丙酮清洗试件表面，知道脱脂棉上无墨迹为止。eq\o\ac(○,4)贴片：在试件和应变片表面涂502胶，用镊子小心定位，将塑料膜垫在应变片上用拇指滚压，赶出应变片下的气泡和多余的胶。eq\o\ac(○,5)用红外灯进行烘干。eq\o\ac(○,6)检查应变片是否符合要求，有没有短路断路。eq\o\ac(○,7)用胶布固定应变片，焊接导线。2、画布片和编号图。思考:胶布在本实验中除了固定应变片外，还有其它什么作用？答：胶布还有绝缘和防潮的作用。为什么要使用万用电表测量绝缘电阻？答：防止应变片和等强梁试件之间短接而影响测量。电阻应变法测量应力是基于什么原理的?答：基于电阻应变原理测量的。电阻应变原理：导体、半导体材料在外力作用下发生机械形变，导致其电阻值发生变化的物理现象称为电阻应变效应。实验心得：做了实验才知道，平时感觉很简单的事情，想要做好还真不容易。上课时总感觉这些仪器实验很好做，根本用不了多长时间，可是做了才知道，光贴应变片就很麻烦而且要很仔细才能做好。稍微不注意就会有错误，有几个同学把应变片贴反了，还有的没烘干，造成实验失败。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，以后还是要多动手，让自己的动手能力提升起来。实验2电阻应变片的接桥一、实验目的1、掌握在静载荷下使用静态电阻应变仪的测量方法。2、学会电阻应变片半桥，全桥接法。二、实验仪器、设备1、TJ—1型等强度梁2、电阻应变片，在梁上下表面粘贴四枚，在补偿块上粘贴二枚，（已有实验一完成，如图A—2示）3、YJ—25型静态电阻应变仪及P20R—25型电阻预调平衡箱或YJ28A——P10R型静态电阻应变仪或YJB—1A型静态电阻应变仪三、实验原理电阻应变仪电桥输出U与各桥臂应变片的指示应变有下列关系：U=-\#"4"(ε1—ε2+ε3—ε4)其中、ε1、ε2、ε3、ε4分别为各桥臂应变片的指示应变，K为应变片灵敏系数，E为桥压。对于半桥接法：如应变片R1（正面，受拉应变ε1）与温度补偿R5接成半桥，另半桥为应变仪内部固定桥臂电阻，则输出只有应变ε1；如梁上表面应变片R1与梁下表面应变片R2（反面，受压应变ε2）接成半桥，则输出为ε1—ε2=2ε1。对于全桥接法：如应变片R1和R3（正面、受拉）与R2和R4（反面、受压）接成全桥，则输出为ε1—ε2+ε3—ε4=ε1。四、实验步骤分别按图A—3各种接法接线桥路，先在初载荷下将应变仪调零，然后每次缓慢增加05公斤载荷4kg后再卸载，反复几次后进行整理，计算出0.5公斤载荷所产生的平均应变。图A-3应变片和接桥方法五、实验报告要求：按步骤完成实验，并整理各种接法的数据。（见下表）讨论应变片各种接桥方法，比较优缺点。接法载荷ｋｇ（ａ）全桥（ｂ）半桥（ｃ）接Ｒ３和Ｒ５（ｄ）三桥0.0-728-715-405-406-452-448-471-4720.5-570-571-333-333-416-413-363-3641.0-427-428-261-261-380-377-254-2561.5-283-284-189-189-345-341-147-1482.0-141140-117-117-309-305-40-412.511-46-46-269-27066653.01431432424-234-2351721723.52852849595-199-2002792784.0424424166166-165-165384384平均应变142.13124.6971.1971.1936.4335.38106.56106.75六、思考:如果静态电阻应变仪的指数不停往一个方向跳动，是什么原因？答：是因为应变片没烘干，测试过程中通电不停的加热烘干导致应变仪指数朝一个方向跳动。为什么在测量过程中要逐步的加载和卸载？答：减小、消除试件和应变片的滞后。应变片的半桥接法与全桥接法相比，有什么优缺点?优点:贴片简单，接线简单方便。优点:贴片简单，接线简单方便。缺点：灵敏度不高，误差较大。优点：灵敏度高，减小或消除误差。缺点：贴片复杂，线路较多，接线困难。半桥全桥实验心得:在上一个实验的基础上，这个实验好做多了，可是还是没那么顺手。焊接线的时候焊的很难看，调试电阻应变仪的时候调了好久才发现仪器是坏的，经过重重困难最后终于线路连接完成，还是很有成就感的，因为发现自己的应变片工作状态良好，读数很稳定，也比较精确。辛苦之余换来了成功，感觉还是挺好的。实验3电阻应变片灵敏系数的测定一、实验目的1、了解电阻应变片相对电阻变化率与应变之间的关系。2、掌握电阻应变片灵敏系数的测定方法。二、实验仪器1、TJ—1型等强度梁2、电阻应变片3、YJ—25型静态电阻应变仪及P20R—25型电阻预调平衡箱或YJ28A——P10R型静态电阻应变仪或YJB—1A型静态电阻应变仪三、实验原理电阻应变片粘贴在试件上受应变Σ时，电阻产生的相对变化与ΔR/R之间有下列关系：ΔR/R=Kε因此，在测得ε值和ΔR/R后，可求得K值，即应变片灵敏系数。1、ε值的测量方法根据材料力学公式：ε实=ε==式中：M—弯矩kgcmW—等强度梁抗弯截面横量m3E—等强度梁材料弹性横量kg/cm2而对于矩形截面W=1/6bh2式中：h—等强度梁的厚度cmb—等强度梁的宽度cm。2、ΔR/R的测量方法测量ΔR/R值的方法有多种，但较为方便的方法如下：由电阻应变仪测出指示应变ε仪和应变仪设定灵敏系数值K仪（通常设K仪=2），用下式计算而得。ΔR/R=K仪ε仪=K实ε实则有K实=K仪ε仪/ε实四、实验步骤1、将粘贴好的应变片1枚与1枚补偿片接成半桥联入静态电阻应变仪。2、对梁多次加卸载后将静态电阻应变仪调好平衡，此时K仪应确定，通常K仪=2。3、每次0.5Kg缓慢加载至4.0Kg载荷，记录读数并初步整理好。4、整理仪器或继续下一个实验。五、实验报告要求：1、按一般格式书写。2、整理测试数据，计算结果及标准偏差并讨论之。答：以b组实验数据为例进行分析计算：b=36.92mmh=3.60mml=242.0mmW=1/6bh2=16*3.692*M=F*l=m*l=0.5*24.2=12.1kgcmε实=ε===12.1/（0.08*2.1）=72.02K实=K仪ε仪/ε实=2*71.19/72.02=1.98δ=K思考