机械工程测试技术三级项目报告(程鹏2014.4.8).docVIP

悬臂梁在动态力作用下梁身应变测试 姓名：胡广程 毛子鉴 程鹏 指导教师：王老师 日期：2014年4月9日 悬臂梁在动态力作用下梁身应变测试 （燕山大学 机械工程学院） 摘要： 本实验目的在于掌握在不同的动态力状态下，应变测量方法，在这个实验项目中首先要根据实验的要求选择所需的测量电路，半桥法和全桥法都可完成本实验的目的，实验中我们组选取是全桥法测量，然后连接实验电路，通过软件辅助测量在不同的动态力作用下的梁身的应变，最后完成数据的处理和分析。关键词：全桥法、软件辅助测量、动态力。 前言： 实验研究内容为悬臂梁在动态力作用下梁身应变的变化，我们需要进行了解和实验有关的原理知识和仪器设备的使用的知识，通过实验结果来分析动态力和应变的关系。进行测量数据、分析结果，通过这些来加强我们的动手实践能力，培养灵活运用知识的能力和创新思维。实验测量由程鹏、毛子鉴、胡广程共同来完成，后期由程鹏写说明书，胡广程做PPT、毛子鉴进行汇报。 正文: （1）实验设备介绍实验涉及到的原理分析： 主要仪器介绍 以弯曲为主要变形的杆件称为梁。一端固定，另一端自由的梁为悬臂梁。为了使悬臂梁各个截面的弯曲应力相同随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸以保持相同强度，这样的悬臂梁称为等强度悬臂梁。 等强度悬臂梁实验仪由已粘贴好电阻应变片的等强度梁、支座、调节螺钉和加载砝码等组成本实验用电测法测量等强度悬臂梁的应变。电阻应变片是能将被测试件的应变转换成电阻变化的敏感元件。它由敏感栅、基片、覆盖层、引线四部分组成，如图2所示。其中，敏感栅是用金属丝制成的应变转换元件，是构成电阻应变片的主要部分；引线作为测量敏感栅电阻值时与外部导线连接之用；基底的作用是保持敏感栅的几何形状和相对位置；覆盖层是用来护敏感栅的；粘贴剂用来将敏感栅固结在覆盖层和基底之间。 桥臂：四个，每臂有电阻R，分别记R1、R2、R3、R4 供桥电压：UAC=U0 输出信号： 输出电压UBD=U 输出电流Ig 电桥的分类 按供桥电源分：直流电桥、交流电桥 按输出信号分：电压输出、功率（电流）输出 按桥臂阻值分：全等臂电桥、半等臂电桥（包括立式桥R1=R4≠R2=R3、 卧式桥R1=R2 ≠ R3=R4） 按工作臂数目分：单臂桥、半桥、全桥 按电桥工作方式分：平衡电桥、不平衡电桥 电测法基本原理 (1) 式中，为电阻应变片电阻值的相对变化量；为应变片的灵敏系数，对于本实验为常数；为构件应变。 测量等强度悬臂梁应力的电路，由于悬臂梁产生的应变一般都很小, 引起应变片的电阻变化也很小，要想把这种应变直接测量出来很困难。因此, 需要有专用的测量电路来测量这种由应变变化而引起的电阻变化。一般情况下，将悬臂梁上的应变片连接成电桥进行测量，可将一枚、二枚或四枚应变片接入到桥臂中，分别称作单桥、半桥和全桥电路，如图3所示。接入应变片的桥臂称为工作臂，在输入端加电压E，则在输出端有输出电压U。本实验采用全桥电路，四个桥臂均接有应变片，电阻值分别为R1，R2、R3和R4。在等强度悬臂梁的自由端挂有砝码盘，不加砝码时，电路为惠斯登电桥，则有 所以 当在砝码盘上加上砝码时，梁发生弯曲变形。电阻应变片也产生相同的应变，阻值发生变化。R1、R3受到的是拉伸变形，R2、R4受到的挤压变形，则R1、R3的电阻增加，R2、R4的电阻减少。假设各个应变片电阻的变化量为△R1，△R2、△R3和△R4，△R1和△R3的符号为正，△R2和△R4的符号为负。这时有 (2) 若四个桥臂上应变片的灵敏系数均为K,由（1）式可知 则（2）式变为 (3) 本实验中，电路中的应变片均是相同的，因,。则(3)式变为 (4) 式中，为传感器的输出灵敏度，单位为mV / V，所以 (5) 实验中，S的值可由精密数字测量仪直接读出,K作为已知的常数给出。 等强度悬臂梁所受的正应力与应变之间有如下的关系式： （6） 式中 ε ——等强度悬臂梁所受的应变； σ ——等强度悬臂梁所受的应力； E ——弹性模量。