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第十三章 力学参数的测量 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 根据应以最少的测点达到足够真实地反映结构受力状态的原则，来选择测点。为此，一般应考虑： §13-1 应力应变测量 ② 在截面尺寸急剧变化的部位或因孔、槽导致应力集中的部位，应适当多布置一些测点，以便了解这些区域的应力梯度情况。 §13-1 应力应变测量 ★ 贴片与接桥原则： ①分析构件受力性质，了解其应力分布规律，选择其主应力最大、最能反映力学规律的点作为贴片位置。 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 2)已知平面主应力方向 a、薄壁压力容器 b、纯扭轴的表面应力 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 §13-1 应力应变测量 1）应变片性能误差 a、横向效应误差 b、温度误差 2）粘贴工艺误差 a、粘贴质量 b、粘贴位置误差 3)导线电阻影响 §13-1 应力应变测量 ★ 提高测量精度的措施 §13-1 应力应变测量 设应变片用两根导线连接到测量仪器，电阻为RL，则由应变电测原理的： §13-1 应力应变测量 在单臂测量时，如果每个应变片用两根长导线与应变仪连接，其桥臂电阻为 3、补偿温度影响 应变片粘贴到构件上后，当环境温度发生Δt变化时，试件表面上应变片得输出应变为： 4、应变片横向效应的修正 在单向应力状态下，若应变片的纵向应变为εx，纵向灵敏系数为Kx，横向应变为 ，横向灵敏系数为Ky时，则应变片的电阻变化率为： §13-1 应力应变测量 由标定梁确定的电阻变化率与纵向应变的关系为 2、应变计的选用 1)应变计几何参数的选择 2)电阻值的选择 3)灵敏系数的选择 4)应变计类型的选择 §13-1 应力应变测量 第十三章 力学参数测量 §13-2 力和转矩测量 1、直接比较法 ——根据力的平衡原理，与基准量直接比较的方法。 通过天平测量物体的重量——基于静态重力或力矩平衡。 简单易行，测量精度较高，适用于静态测量。力值大时不易加载。 2、间接比较法 ——将被测力通过转换元件成比例地转换为其他物理量，间接地与基准量进行比较的方法。 §13-2 力和转矩测量 间接法的测量精度取决于包括传感器在内的测试系统的精度和标定精度。 间接测量的转换元件：弹性式、液压式、电参量式。如图13-4所示。 二、常用的测力传感器 测力传感器分类： 按用途分：力、压力、转矩传感器等 §13-2 力和转矩测量 按工作原理分：电阻应变式、电感式、电容式、压电式、压磁式、压阻式等 力传感器用途： ——测力、称重（荷重传感器） 电阻应变式测力传感器原理： §13-2 力和转矩测量 按弹性元件的结构形式分类： ——柱式、环式、梁式、轮辐式等 1、柱式力传感器 特点： 结构简单，加工方便，具有较大的强度和刚度，可测量较大载荷（107N） 可用于拉力、压力和称重系统。 当作用力偏离轴线方向时，将使元件受到附加的横向力和弯矩，产生测量误差。 §13-2 力和转矩测量 §13-2 力和转矩测量 措施： 合理布置应变片和组桥等来减小影响。 在载荷比较小时，多采用圆筒型 （柱式力传感器 ） 传感器结构尺寸设计： 1）径向尺寸 弹性元件应力与应变的关系 §13-2 力和转矩测量 §13-2 力和转矩测量 §13-2 力和转矩测量 2、梁式力传感器 特点：结构简单，灵敏度高。 类型：等截面梁，适合于5kN以下的载荷测量。 §13-2 力和转矩测量 等强度梁，梁内各截面的应力相等，与长度方向的粘贴位置无关。 上下表面粘贴应变片，可组成半桥或全桥。 §13-2 力和转矩测量 结构高度低，精度高，抗偏心载荷能力强，但加工困难（轮辐式弹性元件）。 设计传感器结构时要求： 1）保证轮圈和轮毂的刚度 2）保证轮辐的强度 3）保证轮辐承受纯剪切作用 4）轮辐长度在保证贴片的情 况下，尽可能小。 三、空间力系测量装置 对未知作用方向的力，如需完全测定它，就需要按空间力系来处理。 §13-2 力和转矩测量 §13-2 力和转矩测量 §13-2 力和转矩测量 §13-2 力和转矩测量 1、压电式测力传感器 工作原理类同压