材料力学电测法G桥电路.ppt

实验应力分析基础,一.概述:,实验应力分析：通过实验对构件或其模型进行 应力、应变和位移分析的方法。,实验应力分析的方法：电测法、光测法。,光测法：光弹性法、全息法、云纹法、散斑法等,材料力学,电测法与光测法的优缺点：,电测法以电阻应变片为传感器,将受力构件或其模型的某点处应变转换为应变片的电阻变化,通过测量应变片的电阻改变量,从而确定构件或模型在该点处的应变。,优点：灵敏度高，精确度高，可以实测、遥测。高温、高压、动态等特殊工作条件都可使用。,缺点：不能测出构件内部的应变，也不能准确地反映应 变分布的急剧变化等。,（1）电测法,材料力学,（2）光测法,光测法以光波干涉（或几何遮掩）为基础，将受力构件或其模型的某点处应力或位移转换为光强的变化,从而形成条纹图，通过条纹图的辩读,从而确定构件或模型在该点处的应力或位移。,优点：全场测量，可反映应力或位移分布的急剧变化。三维光弹法能测出模型内部的应力。全息法、云纹法、散斑法等属于无接触测量，因此，可以比较容易地应用于高温、高压等特殊工作条件。测量区域可大可小（例如：集成电路的焊点，其直径为0.6mm）。,缺点：灵敏度和精度依方法的不同而有所不同，总的来说，低于电测法。,材料力学,1.基本原理:,a.电阻应变片及其转换原理:,只要测出敏感栅的电阻变化率，即可确定相应的应变。,应变片敏感系数，与其 材料及构造有关。,二.电测法：,材料力学,b.测量电桥原理.电阻应变仪:,材料力学,惠氏电桥,则：,材料力学,材料力学,全桥接法,半桥接法,c.应变仪的读数方法：,测量电桥和读数电桥,材料力学,d.温度补偿问题：,在测量过程中，如果被测构件的环境.温度发生 变化,敏感栅的电阻将随之变化,而且,当敏感栅和被测构件的线膨胀系数不同时,敏感栅还将产生附加变形,从而引起电阻的进一步改变。这样，在测量结果中将包括因温度而引起的虚假读数t，显然这虚假读数必须设法消除。,材料力学,用补偿片法消除温度影响,材料力学,三.应变测量与应力转换计算:,步骤:,材料力学,A.测点为单向应力状态,例1.悬臂梁受力如图,已知E,试测m-m截面的max(建立与的转换计算式),解：1.测点属单向应力状态,2.在上边缘顺轴向贴一应变片，用试块作补偿,组成半桥.,材料力学,讨论与思考:,（R2既是补偿片又是工作片）,).把补偿片R2贴在m-m的下边缘，是否能求max?,材料力学,).若已知和Z,如何求?,其转换式将如何改变?相对第一种方案有无优越性?,).还有其他更好的测试方案吗?,材料力学,例2.操纵连杆,已知A，E，且有一定的初曲度,要测拉力P，试确定布片和接线方案，并建立相应的计算公式.,解:1.属单向应力状态,因为有 曲度，所以拉与弯同时存在,材料力学,讨论与思考:).还有其他的测试方案吗?,).若要测出所测处对P力作用线的偏心 度e.将如何组桥及建立计算公式?,组桥时,把R3和R4对换,).还有测e的其他方案吗?,B.测点为二向(平面)应力状态:,1.若测点为二向(平面)应力状态,并且已知主应力 方向,则只需在该点处沿其主应力方向各贴一应 变片,得主应变1和2,即可利用虎克定律求出 主应力。,材料力学,例3.图示圆轴,已知、WP，要测max和，试确定布片和接线方案并建立相应的转换公式。,解：,材料力学,材料力学,思考与讨论：,)若取消补偿块片，沿+45方向再贴一R2工作片，与R1组成邻臂半桥：,(读数扩大至二倍),材料力学,)若该轴在弯、扭、拉组合变形下作用，要测max和 T，应如何做？（d 已知）.,解：1)R1,R4,R2和R3按450方向,且距离中性层都为S布片。设 T,M,N,t分别是T,M,N,t 单独作用R上产生的线应 变。,2).,材料力学,3).组全桥,4).,5).,材料力学,).利用以上布片能否重新组桥，测和测呢？,依次按顺时针 R1,R3,R4,R2 组成全桥,推导公式,材料力学,).若在轴的某个横截面的上下边缘沿轴向各贴一 工作片，组成邻臂半桥，将会测出哪些受力分 量（T，M，N）？,).若在弯曲中性层的外母线上沿轴向贴一片工作 片，用补偿块片与之组成邻臂半桥，又将测出 哪个受力分量？,材料力学,(M),(N),解:1)a、b、c三点都属于单向应力状态,2),材料力学,材料力学,