應(yīng)變片在測(cè)量中的布片組橋方法

1、應(yīng)變片在測(cè)量中的布片組橋方法 課程名稱:機(jī)械工程測(cè)試技術(shù) 所在學(xué)院:車輛與能源學(xué)院 所在班級(jí):車輛工程12-1班 小組成員:常浩 孫慶杰 馬世辰 指導(dǎo)教師:劉豐 2015年4月一、摘要懸臂梁在多種外力的共同作用下產(chǎn)生復(fù)合變形時(shí)，研究如何只測(cè)量其中某單一應(yīng)變成分，排除其它應(yīng)變量的影響。在已完成實(shí)驗(yàn)1-6的基礎(chǔ)上，注重學(xué)習(xí)實(shí)際測(cè)量中布片組橋技術(shù)的具體應(yīng)用。將電阻應(yīng)變電橋的和差特性應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量中，可以對(duì)受幾種形式（拉伸/壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等）的力共同作用而產(chǎn)生復(fù)合應(yīng)力/應(yīng)變的試件，做到只測(cè)量其中某一應(yīng)力/應(yīng)變值而排除其它不需要測(cè)量的應(yīng)力/應(yīng)變成分干擾。這需要對(duì)被測(cè)量構(gòu)件的受力狀態(tài)做具體分析，正確地布

2、片與組橋。本實(shí)驗(yàn)利用拉壓彎扭實(shí)驗(yàn)裝置研究如何針對(duì)具體受力情況進(jìn)行測(cè)量和分析。通過布片組橋測(cè)得物體在受外載荷作用下的變形。二、前言本次三級(jí)項(xiàng)目針對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的變量測(cè)試開展，通過對(duì)具體所要測(cè)試機(jī)械裝備的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，了解要測(cè)試的對(duì)象，最終確定測(cè)試實(shí)驗(yàn)方案以及選擇要采用的儀器。通過此過程了解靜態(tài)信號(hào)的采集及數(shù)據(jù)分析處理過程，熟悉從傳感器到采集儀器之間的連接以及機(jī)械信號(hào)測(cè)試方法。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，可以加深對(duì)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)的理解，并初步具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行中等復(fù)雜程度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的能力，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)的查閱能力等，鍛煉和提高交流和表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)責(zé)任感和職業(yè)道德。拉壓彎扭復(fù)合應(yīng)力載荷

3、的組橋貼片實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谡莆赵诓煌氖芰顟B(tài)下，應(yīng)變測(cè)量時(shí)的布片和組橋方法；在多種外力共同作用下產(chǎn)生復(fù)合變形時(shí)，研究如何只測(cè)量某單一應(yīng)變成分，排除其他應(yīng)變量的影響；注重學(xué)習(xí)實(shí)際測(cè)量中布片組橋技術(shù)的具體應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)原理由電阻應(yīng)變電橋的和差特性可知：電橋相對(duì)兩臂有增量時(shí)，電橋輸出反映兩臂相加的結(jié)果；而相鄰兩臂有增量時(shí)，電橋輸出則反映兩臂相減的結(jié)果，將這一原理應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量中，可以對(duì)受幾種形式（拉伸/壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等）的力共同作用而產(chǎn)生復(fù)合應(yīng)力/應(yīng)變的試件，做到只測(cè)量其中某一應(yīng)力/應(yīng)變值而排除其它不需要測(cè)量的應(yīng)力/應(yīng)變成分干擾。這需要對(duì)被測(cè)量構(gòu)件的受力狀態(tài)做具體分析，正確地布片與組橋，以達(dá)到只測(cè)取

4、單一應(yīng)變成分之目的。實(shí)驗(yàn)裝置如下：1、只測(cè)拉伸/壓縮應(yīng)變排除彎曲和扭轉(zhuǎn)的應(yīng)變的影響在扭矩Mn作用下，平行于和垂直于構(gòu)件軸線方向上的正應(yīng)力均為零，所以應(yīng)變片 感受到的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變均為零；在三種載荷共同作用下， 感受到的拉伸應(yīng)變?yōu)?,彎曲應(yīng)變?yōu)?； 感受到的拉伸應(yīng)變?yōu)?- ,彎曲應(yīng)變?cè)谂ぞ?作用下，平行于和垂直于構(gòu)件軸線方向上的正應(yīng)力均為零，所以應(yīng)變片 感受到的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變均為零；在三種載荷共同作用下， 感受到的拉伸應(yīng)變?yōu)?,彎曲應(yīng)變?yōu)?； 感受到的拉伸應(yīng)變?yōu)? ,彎曲應(yīng)變?yōu)?。其中 在彎曲變形的構(gòu)件中性層處發(fā)生，中性層上部與下部的 在 內(nèi)部抵消，因此 =0。從應(yīng)變儀得到的應(yīng)變讀書為： = ( ) - +

5、 - = 2 ( 1+ ) 真實(shí)應(yīng)變?yōu)?4321RRRR和、31RR 和pw42RR 和pnM4321RRRR和、31RR 和pw42RR 和pw42R和Rw)(wpwp)(wp)(wpp)1 (2p 2、只測(cè)彎曲應(yīng)變排除拉伸/壓縮和扭轉(zhuǎn)載荷的影響 扭矩的作用與前一步實(shí)驗(yàn)情況相同，其扭轉(zhuǎn)變形在這里同樣為零；在三種載荷共同作用下， 和 感受到的彎曲應(yīng)變?yōu)?，拉伸應(yīng)變?yōu)?。從應(yīng)變儀測(cè)到的應(yīng)變讀數(shù)為：真實(shí)應(yīng)變?yōu)椋?R3Rwpp2)(ww）（2w 3、只測(cè)扭轉(zhuǎn)應(yīng)變排除拉伸壓縮和彎曲載荷的影響 在三種載荷共同作用下， 和 感受到的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變?yōu)?，拉伸應(yīng)變?yōu)?，彎曲應(yīng)變 。從應(yīng)變儀得到的應(yīng)變讀數(shù)為：真實(shí)應(yīng)變

6、為：765RRR、8Rnwnpnpnpnpn4)()()(wwww）（4n四、實(shí)驗(yàn)器材靜態(tài)應(yīng)變儀 1臺(tái) 連接導(dǎo)線條 8條拉/壓彎扭實(shí)驗(yàn)裝置 1臺(tái) 砝碼（5kg) 6個(gè)五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1、只測(cè)拉伸/壓縮應(yīng)變排除彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)變的影響在實(shí)驗(yàn)裝置中選取平行于和垂直于構(gòu)件軸線方向布置的應(yīng)變片，按全橋組橋接線。將應(yīng)變儀調(diào)零后，先對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置施加要測(cè)量的拉伸/壓縮載荷，記下此時(shí)應(yīng)變值。然后將非測(cè)量的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷順序加載和卸載，記錄應(yīng)變值的變化。然后每種載荷再按10N重復(fù)上述過程三次，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2、只測(cè)彎曲應(yīng)變排除拉伸/壓縮和扭轉(zhuǎn)載荷的影響在實(shí)驗(yàn)裝置中選取平行于構(gòu)件軸線方向布置的應(yīng)變片，按半橋組橋接

7、線。將應(yīng)變儀調(diào)零后，先對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置施加要測(cè)量的彎曲載荷，記下此時(shí)應(yīng)變值。然后將非測(cè)量的拉伸/壓縮和扭轉(zhuǎn)載荷順序加載和卸載，記錄應(yīng)變值的變化。然后每種載荷再按10N重復(fù)上述過程三次，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3、只測(cè)扭轉(zhuǎn)應(yīng)變排除拉伸/壓縮和彎曲載荷的影響在實(shí)驗(yàn)裝置中選取與構(gòu)件軸線方向成方向布置的應(yīng)變片，按全橋組橋接線。將應(yīng)變儀調(diào)零后，先對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置施加要測(cè)量的扭轉(zhuǎn)載荷，記下此時(shí)應(yīng)變值。然后將非測(cè)量的拉伸/壓縮和彎曲載荷順序加載和卸載，記錄應(yīng)變值的變化。然后每種載荷再按10N重復(fù)上述過程三次，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。六、數(shù)據(jù)記錄 橋路圖 應(yīng)變片編號(hào) 應(yīng)變讀數(shù)（） 橋臂系數(shù) 拉 彎 扭拉伸 全橋 1、2、3、4 3031

8、 30 2（+1） 6765 66彎曲 半橋 1、3 1722 22 2 4148 46扭轉(zhuǎn) 全橋 5、6、7、8 6973 704 141142 141七、分析說明與結(jié)論分析在不同的布片、組橋方案下各觀測(cè)值之間的關(guān)系。1、測(cè)拉伸/壓縮時(shí)：1、2、3、4組成全橋，應(yīng)變,當(dāng)拉伸處放一個(gè)砝碼時(shí)，讀一應(yīng)變讀數(shù)，加載彎矩，扭矩后，拉伸基本不變；當(dāng)拉伸放兩個(gè)砝碼時(shí)，應(yīng)變讀數(shù)加倍，加載彎矩、扭矩后，拉伸基本不變。2、測(cè)彎矩時(shí):1、3組成半橋，應(yīng)變，當(dāng)彎曲處放一個(gè)砝碼時(shí)，讀一應(yīng)變讀數(shù)，加載拉伸、扭矩后，彎曲應(yīng)變基本不變；當(dāng)彎曲處放兩個(gè)砝碼時(shí)，應(yīng)變讀數(shù)加倍，加載拉伸、扭矩后，彎曲應(yīng)變基本不變。3、測(cè)扭轉(zhuǎn)時(shí)，5

9、、6、7、8組成全橋，應(yīng)變，當(dāng)扭矩處放一個(gè)砝碼時(shí)，讀一應(yīng)變讀數(shù)，加載拉伸、彎曲后，扭轉(zhuǎn)應(yīng)變基本不變，當(dāng)扭矩處放兩個(gè)砝碼時(shí)，應(yīng)變讀數(shù)加倍，加載拉伸、彎曲后，扭轉(zhuǎn)應(yīng)變基本不變。八、總結(jié)通過該項(xiàng)目，讓我們加深對(duì)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)的理解，所學(xué)知識(shí)進(jìn)行中等復(fù)雜程度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的能力初步具備運(yùn)用，鍛煉了我們相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)的查閱能力等，引導(dǎo)了我們積極思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)，鍛煉和提高我們的交流、溝通和表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)了我們的責(zé)任感和職業(yè)道德。通過此次測(cè)試技術(shù)三級(jí)項(xiàng)目，我們深入的了解了布片組橋的實(shí)際應(yīng)用，把課本上學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。我們親手體驗(yàn)了布片組橋，換了好幾種方法，同組同學(xué)之間互相討論，最終確定了最佳的布片組橋方法，使測(cè)量得