电阻应变测量及方法教学课件.ppt

1、测量弹性模量E 在构件两侧面对称位置上沿其轴线y方向粘贴两工作应变片 　　　，另外在补偿块上粘贴补偿片　　　，并分别将　　　和　　　接入相对两桥臂，组成全桥，此时各应变片的应变量是： 应变仪读数应变为： 此时由轴向拉伸变形引起的应变为： 可见在读数应变中消除了弯曲变形和温度变化的影响。若试件面积为A，得到弹性模量： 2、测量泊松比 在构件两侧面对称位置上，沿与试件轴线垂直的x方向贴两个应变片 ，另外在补偿片上贴两个温度补偿片 。将 和 分别接入两相对桥臂组成全桥。此时各应变片的应变是： 仪器的读数应变： 将 代入上式，可得材料泊松比为： 二、扭转变形 例2-3测定图示（a）圆轴的扭转剪应力。 圆轴扭转时，表面各点为纯剪切应力状态，其主应力大小和方向，如图（b）所示，即在与轴线分别成 方向上有最大拉应力 和最大压应力 ，且 在 作用方向有最大拉应变 ，在 方向有最大压应变 ，且绝对值相等，因此可沿 方向粘贴应变片 和 。 此时： 接半桥测量，应变仪读数应变为： 扭矩作用在 ，作用方向所引起的应变为： 根据广义胡克定律可得： 由此可得： 将 代入上式，得扭转剪应力： 三、弯曲变形 例2-4测定图示悬臂梁的弯曲应变。 梁弯曲时，在同一截面上，上表面受拉，下表面受压，且 在同一截面上、下表面沿杆件轴向各贴一个应变片，此时各应变片的应变为： 接成半桥，则应变仪的读数应变为： 故梁上表面贴片处的弯曲应变为： 可见这样布片和接线，使应变仪读数为梁弯曲应变的两倍，提高了测量灵敏度。 四、组合变形 例2-5测定图示杆件承受弯曲和拉伸变形时的弯曲应变和拉伸应变。 （1）测定弯曲应变 在杆件的上下表面沿轴向粘贴应变片 ，并按照（b）图接成半桥。此时各应变片的应变为： 应变仪读数应变为： 弯曲应变为： 可见这样贴片和接线，消除轴向力和温度变化的影响，测出仅由弯矩引起的弯曲应变。 （2）测定拉伸应变 在杆上下表面分别粘贴两个工作应变片 ，另外在补偿块上粘贴两个补偿片 。将 和 接入两个相对桥臂，组成全桥。此时各应变片的应变为： 应变仪的读数应变为： 由P引起的拉伸应变为： 可见这样贴片、组桥，消除了弯矩的影响，测出的是仅由轴向拉力引起的拉伸应变。 例2-6 测定图示圆轴在拉伸、弯曲和扭转时的扭转剪应力。 在圆轴上成 方向贴四个应变片，组成全桥。 若以 和 分别代表轴向拉力，弯矩和扭矩引起的被测点在 方向的应变，则各应变片的应变为： 应变仪读数应变为： 由扭矩作用引起被测点在 方向的应变为： 由广义胡克定律得扭转剪应力： 可见采用这样组桥，消除了弯矩、轴向力和温度变化的影响，测出了所需要的扭转剪应变，增大读数应变，提高测量灵敏度。 注意：因为应变片只能测线应变，而扭转（弯曲）剪应力引起的线应变在 最大，所以测剪应变只能在 方向贴片，测正应力可沿 方向贴片。 5 应力应变分析方法 利用应变片测出的是构件上某一点处沿某一方向的线应变，必须经过应变—应力换算才能得到主应力。不同的应力状态有不同的关系式。 一、应变—应力换算关系 （一）已知主应力方向的单向应力状态 构件在外力作用下，若被测点位单向应力状态，则主应力方向已知，只有主应力 值是一个未知量。此时可沿主应力 的方向贴一个应变片，测得应变 后，由单向应力胡克定律： E：被测构件材料的弹性模量。 （二）已知主应力方向的二向应力状态 以受内压作用的薄壁容器为例，如果测点的应力状态是已知主应力方向的二向应力状态，有主应力 值两个未知量，此时可沿主应力方向各贴一个应变片，与补偿片组成两个单臂半桥，分别测出两个主应变 和 ，再由广义胡克定律求得主应力： ：被测构件材料的泊松比 （三）未知主应力方向的二向应力状态 对于薄壁筒受压力加扭转作用表面任一点应力状态如何呢？ 这种复杂受力状态，被测点两个主应力值未知，主应力方向也是未知的，即存在 三个未知量。从数学角度：需沿三个方向线应变，根据测得应变值换算成主应力值。 五、应变片式传感器 将应变片粘贴在弹性元件上，接成桥路，从而将感受到的电信号输出。根据所测力学量不同可做成各种传感器，常用的有： 1、力（载荷）传感器； 2、位移传感器； 3、扭矩传感器； 4、