实验应力分析电测法动态应变测量课件.ppt

第五讲 动态应变测量 §5-1 动态应变的类型 * 构件处在一定的运动状态 动态应变产生的原因： 承受的载荷按一定的规律变化 动态应变的类型 动态应变 简谐周期性 复杂周期性 瞬变性 准周期性 周期性 非周期性 随机性 确定性 非确定性 一般表达形式 1．简谐周期性动应变 一、周期性动态应变 式中： T 变化周期 n 任意整数 t y(t) o T （5—1） （5—2） 2．复杂周期性动应变 t y(t) o T 复杂周期信号的包括基波频率与各高次谐波的频率，即 （5—3） （n=1,2,……) 产生：瞬态载荷 1．瞬变性动态应变 二、非周期性动态应变 特点：波形是单个脉冲或迅速衰减的震荡曲线 冲击、爆破 t y(t) o t y(t) o 特点： 2．准周期性动态应变 由若干个简谐周期性动态应变叠加而成 虽是非周期的，但某些性质及处理方法复杂 周期性动态应变相同。 三、随机性动态应变 特点： t y(t) o 对非确定性动态应变，要选用频率响应范围很宽的测量 记录系统，进行大量重复试验，根据统计规律进行研究。 周期性动态应变和瞬态性动态应变都属于确定性动态应变， 如果不考虑误差影响，重复测试时，每次结果都是形同的。 变化规律不能用明确的数学关系描述 随机性动态应变一般含有十分丰富的频率成分，测量时 从应变计开始，整个测量系统的频率响应特性都应符合要求。 大量重复实验的数据表现存在一定的统计规律性 §5-2 应变计的 动态响应和疲劳寿命 构件上应变传播的两种形式 一、应变计的动态响应 构件表面 粘结层和基底 应变计敏感栅 沿应变计栅长方向传播 时间短 分析重点 设构件表面上应变分布为 栅长中点 A 处的应变值为 t y(t) o xA l （5—4） （5—5） A 点读数应变为 栅长中点 A 处的应变值相对误差为 t y(t) o xA l 栅长中点 A 处的应变值为 由于 应变计的输出与被测应变频率之间的 关系，称为应变计的频率响应特性。 （5—5） （5—6） （5—7） （5—8） 即 时，近似为 当 ， 于是 由于应变波在材料中的传播速度是常数，所以有 （5—9） 1）若给定允许的相对误差 和被测动态应变的最高频率 fmax,则可得出应变计允许的最大栅长l。 如果被测动态应变的频率远小于此数值，应变计的动态相应误差可忽略不计。 2）若给定允许的相对误差 和应变计栅长l，可确定应变 计允许的极限频率fmax。 例如：应变波在钢材中的传播速度 ，给定允 许的相对误差 ，应变计的栅长 l=5mm， 则应变计允许的极限频率fmax为： 二、应变计的疲劳寿命 一般应变计在常温下 动态应变计可达 寿命与应变幅值有关 （5—9） §5-3 动态 应变测量的标定和实施 应变计 一、动态应变测量的仪器系统 静动态应变计 0—200Hz 动态应变计 0—200kHz 超动态应变计 〉—200kHz 磁带记录仪 频谱分析仪 笔式记录仪 存储式示波 动态数据采集分析系统 虑波器 二、动态测量的标定 对于工作频率不高的情况 1、静态标定 原理 应变值的电标定 模拟应变信号 标准 电信号 传输给记录仪 原理 应变值的机械标定 应变仪测量 机械装置应变信号 传输给记录仪 对于较高频率的动态应变 2、动态标定 原理 应变仪测量 标准试件已知动应变 传输给记录仪 §5-4 动态应变测量中的干扰与防干扰措施 一、干扰的分类及特点 干扰分类 干扰特点 电磁干扰 工频干扰 无线电干扰 静电干扰 测量导线与干扰源之间的漏电容 地电压、地 电流干扰 接地保护 工厂的高电压、雷电 测量仪器之 间的干扰 各仪器的实际载波频率不同 二、干扰源的检查 仪器内部因素 本身漂移 多台仪器间干扰 未加载接线 有信号输出表明通过应变计及导线进入 标准无感电阻代替应变计 若干扰消除，则为应变计原因 加载后卸载有零票 直流干扰 若干扰仍在，则为外界对导线影响， 通过移动导线位置或改变走向查找 往往发生在发动机或电动机开动或关闭时 三、抑制干扰的措施 电磁、静电干扰 导线绞扭—减少干扰磁通的耦合面积 采用三芯、四芯屏蔽线 地电压、地电流干扰 信号电路必须一点接地 仪器之间的干扰 强迫各台仪器载波频率同步 调整应变仪的震荡频率，使其接近 其他干扰措施 使用滤波器 增大测量导线与干扰源距离 对干扰源采取屏蔽、接地等