材料力學(xué)電測(cè)法G橋電路ppt課件

1、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析根底實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析根底一一. . 概述概述: :實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析：實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析： 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)構(gòu)件或其模型進(jìn)展經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)構(gòu)件或其模型進(jìn)展 應(yīng)力、應(yīng)變和位移分析的方法。應(yīng)力、應(yīng)變和位移分析的方法。實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的方法：電測(cè)法、光測(cè)法。實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的方法：電測(cè)法、光測(cè)法。光測(cè)法：光彈性法、全息法、云紋法、散斑法等光測(cè)法：光彈性法、全息法、云紋法、散斑法等電測(cè)法與光測(cè)法的優(yōu)缺陷：電測(cè)法與光測(cè)法的優(yōu)缺陷： 電測(cè)法以電阻應(yīng)變片為傳感器, 將受力構(gòu)件或其模型的某點(diǎn)處應(yīng)變轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片的電阻變化, 經(jīng)過(guò)丈量應(yīng)變片的電阻改動(dòng)量, 從而確定構(gòu)件或模型在該點(diǎn)處的應(yīng)變。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，準(zhǔn)確度高，可以實(shí)測(cè)、遙測(cè)。高溫

2、、優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，準(zhǔn)確度高，可以實(shí)測(cè)、遙測(cè)。高溫、 高壓、動(dòng)態(tài)等特殊任務(wù)條件都可運(yùn)用。高壓、動(dòng)態(tài)等特殊任務(wù)條件都可運(yùn)用。缺陷：不能測(cè)出構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)變，也不能準(zhǔn)確地反映應(yīng)缺陷：不能測(cè)出構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)變，也不能準(zhǔn)確地反映應(yīng) 變分布的急劇變化等。變分布的急劇變化等。1 1電測(cè)法電測(cè)法2 2光測(cè)法光測(cè)法 光測(cè)法以光波干涉或幾何遮掩為根底，將受力構(gòu)件或其模型的某點(diǎn)處應(yīng)力或位移轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)的變化, 從而構(gòu)成條紋圖，經(jīng)過(guò)條紋圖的辯讀, 從而確定構(gòu)件或模型在該點(diǎn)處的應(yīng)力或位移。優(yōu)點(diǎn)：全場(chǎng)丈量，可反映應(yīng)力或位移分布的急劇變化。優(yōu)點(diǎn)：全場(chǎng)丈量，可反映應(yīng)力或位移分布的急劇變化。三維光彈法能測(cè)出模型內(nèi)部的應(yīng)力。全息法、云

3、紋法、三維光彈法能測(cè)出模型內(nèi)部的應(yīng)力。全息法、云紋法、散斑法等屬于無(wú)接觸丈量，因此，可以比較容易地運(yùn)用散斑法等屬于無(wú)接觸丈量，因此，可以比較容易地運(yùn)用于高溫、高壓等特殊任務(wù)條件。丈量區(qū)域可大可小例于高溫、高壓等特殊任務(wù)條件。丈量區(qū)域可大可小例如：集成電路的焊點(diǎn)，其直徑為如：集成電路的焊點(diǎn)，其直徑為0.6mm。缺陷：靈敏度和精度依方法的不同而有所不同，總的來(lái)缺陷：靈敏度和精度依方法的不同而有所不同，總的來(lái)說(shuō)，低于電測(cè)法。說(shuō)，低于電測(cè)法。1. 根本原理根本原理: a. a. 電阻應(yīng)變片及其轉(zhuǎn)換原理電阻應(yīng)變片及其轉(zhuǎn)換原理: :RR只需測(cè)出敏感柵的電阻變化率，只需測(cè)出敏感柵的電阻變化率，即可確定相應(yīng)的

4、應(yīng)變。即可確定相應(yīng)的應(yīng)變。應(yīng)變片敏感系數(shù)，應(yīng)變片敏感系數(shù)，與其與其 資料及構(gòu)造有資料及構(gòu)造有關(guān)。關(guān)?；?底基 底敏感柵敏感柵引 線引 線二二. .電測(cè)法：電測(cè)法： b. b. 丈量電橋原理丈量電橋原理. . 電阻應(yīng)變儀電阻應(yīng)變儀: :BADCU UBDR2R1R4R3 當(dāng)R1R2=R3R4時(shí)，UBD=0電橋平衡惠氏電橋惠氏電橋ACBDURRRRRRRRU)(43214231 當(dāng) R1=R2=R3=R4 時(shí)，假設(shè)相應(yīng)發(fā)生R1、R2、R3、R4的變化量。那么：)(44321RRRRRRRRUUACBD)(44321ACU).電橋的加減特性:4321全讀21半讀 全橋接法 半橋接法 c. c.應(yīng)變儀

5、的讀數(shù)方法：應(yīng)變儀的讀數(shù)方法：丈量電橋和讀數(shù)電橋丈量電橋和讀數(shù)電橋 d. d. 溫度補(bǔ)償問(wèn)題：溫度補(bǔ)償問(wèn)題： 在丈量過(guò)程中，假設(shè)被測(cè)構(gòu)件的環(huán)境. 溫度發(fā)生 變化,敏感柵的電阻將隨之變化, 而且, 當(dāng)敏感柵和被測(cè)構(gòu)件的線膨脹系數(shù)不同時(shí), 敏感柵還將產(chǎn)生附加變形, 從而引起電阻的進(jìn)一步改動(dòng)。這樣，在丈量結(jié)果中將包括因溫度而引起的虛偽讀數(shù)t， 顯然這虛偽讀數(shù)必需設(shè)法消除。用補(bǔ)償片法消除溫度影響用補(bǔ)償片法消除溫度影響AttA)()(21半讀R1A工作片工作片MN補(bǔ)償片補(bǔ)償片試塊試塊R2BADCR2R1R4R3補(bǔ)償片補(bǔ)償片工作片工作片三三. . 應(yīng)變丈量與應(yīng)力轉(zhuǎn)換計(jì)算應(yīng)變丈量與應(yīng)力轉(zhuǎn)換計(jì)算: :步驟:)

6、.對(duì)構(gòu)件的應(yīng)力情況進(jìn)行初步分析).確定測(cè)量點(diǎn)的位置及方向).確定較好的布片及組橋方案).加載荷測(cè)試).將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的應(yīng)力或載荷等 A. A. 測(cè)點(diǎn)為單向應(yīng)力形狀測(cè)點(diǎn)為單向應(yīng)力形狀例1. 懸臂梁受力如圖,知E, 試測(cè)m-m截面的max (建立與的轉(zhuǎn)換計(jì)算式)解：解：1.1.測(cè)點(diǎn)屬單向應(yīng)力形狀測(cè)點(diǎn)屬單向應(yīng)力形狀2.在上邊緣順軸向貼一應(yīng)變片，用試塊作補(bǔ)償, 組成半橋.tP1. 3t221. 4半讀pttp)()(半讀轉(zhuǎn)換計(jì)算Emax:. 5mmaLPR1補(bǔ)償片補(bǔ)償片試塊試塊R2BADCR2R1R4R3討論與思索討論與思索:tp1tp2讀數(shù)擴(kuò)大兩倍半讀P221Emax2)(2max精度提高兩倍半讀

7、ER2R2既是補(bǔ)償片又是任務(wù)片既是補(bǔ)償片又是任務(wù)片).).把補(bǔ)償片把補(bǔ)償片R2R2貼在貼在m-mm-m的下邊緣，能否能求的下邊緣，能否能求max?max?mmPR1R2).).假設(shè)知和假設(shè)知和Z,Z,如何求如何求? ?其轉(zhuǎn)換式將如何改動(dòng)其轉(zhuǎn)換式將如何改動(dòng)? ? 相對(duì)第一種方案有無(wú)優(yōu)越性相對(duì)第一種方案有無(wú)優(yōu)越性? ?BADCR2R1R4R3).).還有其他更好的測(cè)試方案嗎還有其他更好的測(cè)試方案嗎? ?tp1tp2tp3tp44321全讀)(4讀數(shù)擴(kuò)大四倍pEmax44max全讀EmmR4R2R3R1P“全橋”BCDR1R2R4R3A例例2.2.支配連桿支配連桿, ,知知A A，E E，且有一定的

8、初曲度，且有一定的初曲度, , 要測(cè)拉力要測(cè)拉力P P，試確定布片和接線方案，并建立相應(yīng)的計(jì)算公式試確定布片和接線方案，并建立相應(yīng)的計(jì)算公式. .解: 1.屬單向應(yīng)力形狀, 由于有 曲度，所以拉與彎同時(shí)存在tMN1. 2tMN43421. 3全讀AEPN222. 4全讀AEP 2tt3R1R4PPR2R3試塊“全橋”BACDR1R2R4R3討論與思索:).還有其他的測(cè)試方案嗎?).假設(shè)要測(cè)出所測(cè)處對(duì)P力作用線的偏心 度e.將如何組橋及建立計(jì)算公式?組橋時(shí),把R3和R4對(duì)換4321全讀M2ZZMMWPeWME )( 已測(cè)出PPWEeZM PWEeZ2全讀 ).還有測(cè)e的其他方案嗎?MRR 2.,

9、:4121讀組成半橋鄰壁把例如“全橋”BACDR1R2R4R3tMNtttMN 4321 B. B. 測(cè)點(diǎn)為二向測(cè)點(diǎn)為二向( (平面平面) )應(yīng)力形狀應(yīng)力形狀: :1. 1. 假設(shè)測(cè)點(diǎn)為二向假設(shè)測(cè)點(diǎn)為二向( (平面平面) )應(yīng)力形狀應(yīng)力形狀, ,并且知主應(yīng)力并且知主應(yīng)力 方向方向, ,那么只需在該點(diǎn)處沿其主應(yīng)力方向各貼一應(yīng)那么只需在該點(diǎn)處沿其主應(yīng)力方向各貼一應(yīng) 變片變片, ,得主應(yīng)變得主應(yīng)變11和和2, 2, 即可利用虎克定律求出即可利用虎克定律求出 主應(yīng)力。主應(yīng)力。)(12121E)(11222Emax AR14545maxmax3max1例例3. 3. 圖示圓軸圖示圓軸, , 知、知、WP

10、WP，要測(cè)，要測(cè)maxmax和，試和，試確定布片和接線方案并建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式。確定布片和接線方案并建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式。解：max314511. 2EE45max1. 3Emax313145,. 1且與軸線成屬純剪切應(yīng)力狀態(tài)R2補(bǔ)償片補(bǔ)償片TTAR245121. 4半讀tT12t45. 5T半讀半讀1. 6maxE半讀1. 7PEWTBDR1R2R4R3思索與討論：)假設(shè)取消補(bǔ)償塊片，沿假設(shè)取消補(bǔ)償塊片，沿+45+45方向再貼一方向再貼一R2R2任務(wù)片，任務(wù)片， 與與R1R1組成鄰臂半橋：組成鄰臂半橋：ttT451ttT452T2半讀(讀數(shù)擴(kuò)展至二倍)TTAR2451)假設(shè)該軸在彎、扭、拉組合

11、變形下作用，要測(cè)假設(shè)該軸在彎、扭、拉組合變形下作用，要測(cè)maxmax和和 T T ，應(yīng)如何做？，應(yīng)如何做？d d 知知. .解：1) R1,R4,R2和R3按450方向, 且間隔中性層都為S布片。設(shè) T,M,N,t分別是T,M, N,t 單獨(dú)作用R上產(chǎn)生的線應(yīng) 變。tNMT1tNMT3tNMT4tNMT22).2).“全橋”BCDR1R2R4R3ANMTTNM45 ss45 R3R2R4R13).3).組全橋組全橋T44321全讀max11ET141max全讀EET全讀)1 (4maxPPEWWT4).4).5).5).).).利用以上布片能否重新組橋，測(cè)和測(cè)呢？利用以上布片能否重新組橋，測(cè)和測(cè)呢？ 依次按順時(shí)針依次按順時(shí)針 R1, R3, R4, R2 R1, R3, R4, R2 組成全橋組成全橋M 4 全全讀讀推導(dǎo)公式推導(dǎo)公式 SSME21211 ZSISMEE2121全讀12SEIMZ“全橋”BCDR1R2R4R3A S ).).假設(shè)在軸的某個(gè)橫截面的上下邊緣沿軸向各貼一假設(shè)在軸的某個(gè)橫截面的上下邊緣沿軸向各貼一 任務(wù)片，組成鄰臂半橋，將會(huì)測(cè)出哪些受力分任務(wù)片，組成鄰臂半橋，將會(huì)測(cè)出哪些受力分 量量T T，M M，N N？).).假設(shè)在彎曲中性層的外母線上沿軸向貼一片任假設(shè)在彎曲中性層的外母線上沿軸向貼一片任務(wù)務(wù) 片，用補(bǔ)償塊片與之組成鄰臂半橋，又將測(cè)出片，用補(bǔ)償