電測(cè)法測(cè)量彎曲正應(yīng)力版

1、電測(cè)法測(cè)量彎曲正應(yīng)力同組人：毛紫薇 黃璜實(shí)驗(yàn)日期：2006-5-11一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)量矩形截面梁在橫彎時(shí)指定截面的最大應(yīng)變值，比較和掌握不同組橋方式如何提高測(cè)量靈敏度的方法，并求出各種組橋方式下的橋臂系數(shù)B2、測(cè)量矩形梁在橫彎條件下指定截面的應(yīng)力分布規(guī)律，并與理論值進(jìn)行比較二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1，WDW-3020電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)2, 矩形截面梁3，YE2539高速靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)三、實(shí)驗(yàn)原理1、電阻應(yīng)變片測(cè)量基本原理將電阻應(yīng)變片牢固的粘貼在被測(cè)構(gòu)件的表面，構(gòu)件變形時(shí)應(yīng)變片隨著一起變形，利用電阻片的應(yīng)變效應(yīng)使應(yīng)變變化轉(zhuǎn)化為電阻變化，電阻應(yīng)變儀再把應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，經(jīng)放大后的電壓信號(hào)直接以應(yīng)

2、變量的形式顯示出來(lái)。2、電橋電路與接橋方式常用的測(cè)量電路一一橋式測(cè)量電路。單臂測(cè)量：一個(gè)橋臂是參與機(jī)械變形的電阻片，其余是不參與變形的固定電阻，則EKEKAUdb1。半橋測(cè)量：相鄰橋臂參與機(jī)械變形的電阻片，Udb（ ；1 - ；2）。全44橋測(cè)量：四個(gè)橋臂全參與機(jī)械變形。3、溫度補(bǔ)償片應(yīng)變片電阻變化由構(gòu)件變形和溫度變化兩者引起，可消除溫度影響，將電阻片貼在與構(gòu)件材質(zhì)相同但不變形的材料上，并與構(gòu)件處于相同溫度， 將其正確連接在橋路上即可消除溫度變化的影響。4、基本原理平面彎曲條件下正應(yīng)力的分布見課本上介紹。實(shí)驗(yàn)中，在初載荷和末載荷時(shí)通過(guò)應(yīng)變儀分別讀出應(yīng)變測(cè)量值，則各電阻片的測(cè)量應(yīng)變值為應(yīng)變測(cè)量值

3、之差，通過(guò)胡克定律可計(jì)算出各點(diǎn)的壓力值。三、實(shí)驗(yàn)步驟1、檢查矩形截面梁的加力點(diǎn)位置與支座位置是否正確，測(cè)量量的截面尺寸2、根據(jù)試樣尺寸及機(jī)器性能指標(biāo)計(jì)算實(shí)驗(yàn)的許可載荷，確定初載荷及末載荷3、熟悉并掌握試驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程及高速靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)的使用方法，設(shè)置實(shí)驗(yàn)的負(fù)荷負(fù)載值，啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)預(yù)加載荷到R。待儀器穩(wěn)定后，通過(guò)操作計(jì)算機(jī)的控制軟件進(jìn)行初始平衡和試采樣，使測(cè)量的各通道應(yīng)變初值；0置零，將載荷加至PN測(cè)量；n，求出應(yīng)變差，重復(fù)加載卸載二到三次，每次的應(yīng)變差相對(duì)差不超過(guò)5%。4、按步驟3對(duì)梁上9片電阻片逐點(diǎn)單臂測(cè)量，記錄并計(jì)算各點(diǎn)應(yīng)變差值5、利用梁上下表面的四枚電阻片分別按半橋、全橋方式測(cè)量，且接

4、線方式要使測(cè)量靈 敏度達(dá)到組橋方式的最大值。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)常數(shù):初載荷R二500N ；末載荷PN二4500N梁的尺寸：h=40mm b=24mm a=200mmL=560mm電阻片靈敏度系數(shù)：K片二2.08試件的彈性模量：E =2.06 105Mpa電阻應(yīng)變片的相對(duì)位置示意:8345672、單臂實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理: 數(shù)據(jù)單位：測(cè)點(diǎn)123456789第一平衡/微米00100-1001次加載/微米-284-294-233-114-1112113232295加載變形/微米-284-294-234-114-1113232295302第二平衡/微米01001-1-120次加載/微米295

5、3022411208-105-225-291-296加載變形/微米-295-301-241-120-7104224293296平均值/微米-289.5-297.5-237.5-117-4108.5228294299應(yīng)力/MPa-59.64-61.29-48.93-24.10-0.8222.3546.9760.5661.59根據(jù) P及梁的幾何尺寸，計(jì)算理論應(yīng)力值匚理MZ匚理二Jy式中:M截面彎矩Jy 截面慣性矩M p & 二4000 0.2 =400N m2 21313_7 4jy = bh=沐 0.024 0.04 =1.28 10 m12 12根據(jù)上述公式將各點(diǎn)的理論正應(yīng)力計(jì)算值列表

6、如下：力應(yīng)論理測(cè)點(diǎn)123456789口理 /Mpa-62.5-62.5-50-250255062.562.5理論值和實(shí)驗(yàn)值的比較如下面三個(gè)圖:變形/mm圖1二理Z關(guān)系曲線力應(yīng)測(cè)實(shí)圖2二實(shí)Z關(guān)系曲線變形/mm圖3 ；理 Z與匚實(shí) Z關(guān)系曲線在同一坐標(biāo)系下 可以看出，實(shí)測(cè)值和理論值是相差不大的。3、計(jì)算橋臂系數(shù)B名儀半橋方式：采用2、8處的電阻片；儀=1/2（1 ；2 I I ；8 I） =295.75微米正應(yīng)變測(cè)次24000-586測(cè)次44000-585平均-585.5585.5295.75= 1.98全橋方式：采用1、2、& 9處的電阻片兀-1/4（1 ；! | | ；2 I I ；8

7、丨 I ；9 |） =295.0微米APn正應(yīng)變測(cè)次24000-1175測(cè)次44000-1171平均-1172蔭=二 UZ? =3.97 取 2954、誤差分析理論值/MPa實(shí)測(cè)值/MPa相對(duì)誤差/%上表面-62.5-60.463.26下表面62.561.082.27可能誤差分析：A，實(shí)驗(yàn)機(jī)壓頭不垂直于梁導(dǎo)致載荷不垂直于梁B，實(shí)驗(yàn)機(jī)壓頭位置沒有對(duì)正截面形心C,梁材料質(zhì)地不均勻以及形狀不規(guī)則五、思考題：1、如果中性層的實(shí)測(cè)應(yīng)變值不為零是由什么原因產(chǎn)生的？它與相鄰兩片的數(shù)據(jù)有何關(guān)系， 如何修正？答：中性層的應(yīng)變值不為零可能是由于載荷不過(guò)梁的截面形心或者載荷不垂直于梁造成的。這樣，測(cè)點(diǎn)可能不是正好位

8、于中性層上，應(yīng)該是相鄰兩片數(shù)據(jù)絕對(duì)值之差的一半。修正方法是把相應(yīng)的實(shí)測(cè)值減去中性層的實(shí)測(cè)應(yīng)變值。2、分析造成梁上表面或下表面兩片電阻片的實(shí)測(cè)值不相同的原因，如何修正？答：加力點(diǎn)位置不在試件的中心，產(chǎn)生了沿y方向的彎矩或者載荷不垂直于梁，產(chǎn)生了 Z方向上的彎矩。修正方法是將對(duì)稱分布的兩片電阻片的應(yīng)變值平均即可。3、 如果試驗(yàn)機(jī)壓頭不垂直與梁的表面，會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生什么影響？如何利用組橋方式消 除這種影響？答：a,會(huì)使梁截面收到一個(gè) Z方向的彎矩的作用，這種影響可通過(guò)測(cè)對(duì)稱位置的應(yīng)變?nèi)【?值消除。B，會(huì)使量的截面收到一個(gè)軸力的作用，這時(shí)應(yīng)測(cè)量加力點(diǎn)對(duì)稱位置的力求均值消除這一影響。4、假如一個(gè)立柱受偏心壓縮，如何布片既能測(cè)出軸力又能測(cè)出彎矩？如何組橋？答：以截面形心為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，水平軸為 y軸，豎直軸為z軸，在截面上表面取關(guān)于 z 軸對(duì)稱的1、2兩點(diǎn)，在截面的左表面