橋路與彎曲應(yīng)力實(shí)驗(yàn)2012(少學(xué)時(shí)秋)

1、材料力學(xué)電測實(shí)驗(yàn)部分材料力學(xué)電測實(shí)驗(yàn)部分電測實(shí)驗(yàn)電測實(shí)驗(yàn)彎曲應(yīng)力測試彎曲應(yīng)力測試電橋特性電橋特性航天航空學(xué)院工程力學(xué)系航天航空學(xué)院工程力學(xué)系一一. .實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.1.測定矩形梁在三點(diǎn)彎曲條件下的應(yīng)力分布測定矩形梁在三點(diǎn)彎曲條件下的應(yīng)力分布規(guī)律，并與理論值進(jìn)行比較；規(guī)律，并與理論值進(jìn)行比較；2.2.利用已有布片方案進(jìn)行各種組橋，并比較利用已有布片方案進(jìn)行各種組橋，并比較不同組橋方式的測量結(jié)果，學(xué)習(xí)提高測量不同組橋方式的測量結(jié)果，學(xué)習(xí)提高測量靈敏度的方法；靈敏度的方法；3.3.初步掌握電阻應(yīng)變儀的使用方法及電子拉初步掌握電阻應(yīng)變儀的使用方法及電子拉力機(jī)的操作。力機(jī)的操作。L = 560hb

2、PM=Pl/4彎距圖彎距圖1245689 截面截面應(yīng)力分布圖應(yīng)力分布圖單向應(yīng)力狀態(tài)單向應(yīng)力狀態(tài)-+9個(gè)測點(diǎn)個(gè)測點(diǎn)hPyIyM理 論 實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法測試測試 ？實(shí)驗(yàn)37=E=E電測法電測法基本原理基本原理： 電阻應(yīng)變測量（簡稱電測法）原理是用電阻應(yīng)變片作電阻應(yīng)變測量（簡稱電測法）原理是用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將被測構(gòu)件表面的物理量、力學(xué)量、機(jī)械量為傳感元件，將被測構(gòu)件表面的物理量、力學(xué)量、機(jī)械量等非電量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行測量的一種實(shí)驗(yàn)方法。等非電量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行測量的一種實(shí)驗(yàn)方法。被測構(gòu)件被測構(gòu)件電阻片電阻片電電 量量光、電、機(jī)械光、電、機(jī)械傳感器傳感器測量儀器測量儀器數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集與處

3、理預(yù)預(yù) 測測 量量物理參量物理參量力學(xué)參量力學(xué)參量機(jī)械參量機(jī)械參量生物參量生物參量電電 壓壓電電 流流 單片單片 應(yīng)變花應(yīng)變花傳感元件傳感元件常用電阻應(yīng)變片常用電阻應(yīng)變片電阻片的工作原理電阻片的工作原理金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng) 電阻應(yīng)變片主要是根據(jù)金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)的物理電阻應(yīng)變片主要是根據(jù)金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)的物理學(xué)原理工作的。學(xué)原理工作的。由物理學(xué)可知，導(dǎo)線電阻的表達(dá)式：由物理學(xué)可知，導(dǎo)線電阻的表達(dá)式：slR將將電阻應(yīng)變片粘貼在受載構(gòu)件上電阻應(yīng)變片粘貼在受載構(gòu)件上，當(dāng)受到拉伸、壓縮時(shí)，當(dāng)受到拉伸、壓縮時(shí)金屬絲長度將發(fā)生變化，造成電阻值發(fā)生變化。由實(shí)驗(yàn)金屬絲長度將發(fā)生變化，

4、造成電阻值發(fā)生變化。由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)變形在一定范內(nèi)，線應(yīng)變與電阻變化率之間存可知，當(dāng)變形在一定范內(nèi)，線應(yīng)變與電阻變化率之間存在線性關(guān)系。即：在線性關(guān)系。即：應(yīng)變儀應(yīng)變儀KllKRR片目前的應(yīng)變儀均采用惠斯通電橋電路測量應(yīng)變片的阻值變化。目前的應(yīng)變儀均采用惠斯通電橋電路測量應(yīng)變片的阻值變化。 四臂電橋如圖所示：四臂電橋如圖所示：電橋的加減特性，電橋的加減特性，式中：式中： 1、 2、 3、 4 分別代表應(yīng)變片分別代表應(yīng)變片R1、R2、R3、R4所感受的應(yīng)變值。所感受的應(yīng)變值。應(yīng)變儀工作原理：電橋應(yīng)變儀工作原理：電橋1234()4BDEKU引起應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變的因素：引起應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變的因素：機(jī)械變形

5、機(jī)械變形、溫度變化溫度變化 T。幾種常用的組橋方式：幾種常用的組橋方式：1. 單臂單臂測量：橋路中只有一個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。測量：橋路中只有一個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。2. 半橋半橋測量：橋路中相鄰的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。測量：橋路中相鄰的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。3. 對(duì)臂對(duì)臂測量：橋路中相對(duì)的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件機(jī)械變形。測量：橋路中相對(duì)的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件機(jī)械變形。4. 全橋全橋測量：橋路中四個(gè)橋臂全部參與構(gòu)件機(jī)械變形。測量：橋路中四個(gè)橋臂全部參與構(gòu)件機(jī)械變形。單臂（單臂（橋）測量橋）測量 1234()4BDEKU4BDEKU2T 340 1T在在AB橋臂上接入工作片橋臂上接入工

6、作片，BC橋臂上接入補(bǔ)償片，溫度影響將橋臂上接入補(bǔ)償片，溫度影響將互相抵消?；ハ嗟窒?。半橋測量半橋測量1234()4BDEKU在在AB，BC兩個(gè)臂上分別接上工作片，溫度影響將互相抵消。兩個(gè)臂上分別接上工作片，溫度影響將互相抵消。(2 )4BDEKU1T2T-340 對(duì)臂測量對(duì)臂測量在在AB，CD兩個(gè)臂上接工作片，兩個(gè)臂上接工作片，BC，DA接溫度補(bǔ)償片。四接溫度補(bǔ)償片。四個(gè)臂的電阻同處一個(gè)溫度場，溫度影響相互抵消。個(gè)臂的電阻同處一個(gè)溫度場，溫度影響相互抵消。1234()4BDEKU(2 )4BDEKU1T2T 3T4T 全橋測量全橋測量1234()4BDEKU(4 )4BDEKU電橋的四個(gè)臂上

7、接工作片，都參與機(jī)械變形，同處一個(gè)溫度場，電橋的四個(gè)臂上接工作片，都參與機(jī)械變形，同處一個(gè)溫度場，溫度影響相互抵消。溫度影響相互抵消。1T2T-3T4T-YE2539高速靜態(tài)應(yīng)變儀簡介高速靜態(tài)應(yīng)變儀簡介應(yīng)變儀的使用應(yīng)變儀的使用主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：量量 程：程：0 19999 分分 辨辨 率：率：1 精精 度：度：0.2%FS2 零零 漂：漂：3 /4h 非非 線線 性：性： 0.05 靈敏系數(shù)：靈敏系數(shù)：1.00 9.99 橋路電阻：橋路電阻：60 1000 橋路形式：全橋、半橋、橋路形式：全橋、半橋、1/4橋橋 、 對(duì)臂對(duì)臂自動(dòng)平衡：平衡范圍自動(dòng)平衡：平衡范圍0 19999 供供 電

8、：電：DC615V 最大測點(diǎn)數(shù)：最大測點(diǎn)數(shù)：1000點(diǎn)點(diǎn) YE2539高速靜態(tài)應(yīng)變儀高速靜態(tài)應(yīng)變儀電源總開關(guān)電源總開關(guān)電源插座電源插座測量單元，共六組測量單元，共六組地線地線應(yīng)變測量單元應(yīng)變測量單元測量單元測量單元編號(hào)編號(hào)電源開關(guān)電源開關(guān)公共補(bǔ)償片通道公共補(bǔ)償片通道測量通道，每個(gè)單元各有測量通道，每個(gè)單元各有10個(gè)通道（個(gè)通道（09）。）。通道介紹通道介紹 在在B與與B斷開時(shí)斷開時(shí)，即將短接，即將短接片抽開；每個(gè)通道都是一個(gè)片抽開；每個(gè)通道都是一個(gè)獨(dú)立的惠斯通電橋，可以組獨(dú)立的惠斯通電橋，可以組單臂、半橋、對(duì)臂、全橋等單臂、半橋、對(duì)臂、全橋等橋路。橋路。一個(gè)通道放大圖一個(gè)通道放大圖半橋半橋單臂

9、單臂對(duì)臂對(duì)臂 橋共用補(bǔ)償片測量接線方法橋共用補(bǔ)償片測量接線方法AB公共補(bǔ)償片通道公共補(bǔ)償片通道B公共補(bǔ)償片公共補(bǔ)償片 在接在接1/4橋時(shí)，橋時(shí)，B與與B必須短接，工作片分別接在各個(gè)通道的必須短接，工作片分別接在各個(gè)通道的A、B接線端子上，溫度補(bǔ)償片接在接線端子上，溫度補(bǔ)償片接在B、C上或接在公共補(bǔ)償上或接在公共補(bǔ)償通道上；通道上；啟動(dòng)測試系統(tǒng)軟件啟動(dòng)測試系統(tǒng)軟件用鼠標(biāo)雙擊該圖標(biāo)用鼠標(biāo)雙擊該圖標(biāo)聯(lián)機(jī)參數(shù)設(shè)置界面聯(lián)機(jī)參數(shù)設(shè)置界面聯(lián)機(jī)后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢聯(lián)機(jī)后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測到的測量單元編號(hào)測到的測量單元編號(hào)重新重新聯(lián)機(jī)聯(lián)機(jī)檢測檢測2.08 (R/R=k)選擇與接線相對(duì)應(yīng)的選擇與接線相對(duì)應(yīng)的組橋方式：組

10、橋方式： 1-1 公用補(bǔ)償?shù)墓醚a(bǔ)償?shù)臉驑?1-2 半橋半橋 1-4 對(duì)臂對(duì)臂 1-5 全橋全橋自動(dòng)平衡主界面自動(dòng)平衡主界面1. 檢查通道是否接通檢查通道是否接通2. 讀取初始值，通道讀取初始值，通道清零清零測量界面測量界面初載、末載時(shí)進(jìn)行采樣初載、末載時(shí)進(jìn)行采樣點(diǎn)擊此圖標(biāo)進(jìn)入點(diǎn)擊此圖標(biāo)進(jìn)入“掃描采樣掃描采樣”測測量狀態(tài)量狀態(tài)-326 -331 320 327 180 -29 31 參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置自動(dòng)平衡自動(dòng)平衡掃描采掃描采樣樣二二.實(shí)驗(yàn)裝置簡圖實(shí)驗(yàn)裝置簡圖跨度跨度L，支點(diǎn)到截面距離，支點(diǎn)到截面距離 l 要校準(zhǔn)。要校準(zhǔn)。L = 560l = 200hbYP寬度寬度b、高度、高度h，自己量測；

11、，自己量測；貼片間距貼片間距8mm，其中上下片距邊緣，其中上下片距邊緣4mm五五. .原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)矩形截面梁的幾何尺寸矩形截面梁的幾何尺寸( (自己測量自己測量) ) ，跨，跨度、截面到支座的距離校準(zhǔn)并記錄；度、截面到支座的距離校準(zhǔn)并記錄；鋼材的彈性模量：鋼材的彈性模量：2.062.0610105 5MPaMPa；鋼材的泊桑比：鋼材的泊桑比：0.280.28；應(yīng)變片靈敏系數(shù)：應(yīng)變片靈敏系數(shù)：2.082.08；初載荷初載荷P P0 0=500N=500N，末載荷，末載荷P PN N=5500N=5500N；加載速度：加載速度：5mm/min5mm/min；三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 測量矩形截面

12、梁的尺寸；測量矩形截面梁的尺寸；2. 將梁某一截面上的將梁某一截面上的9枚應(yīng)變片按共用補(bǔ)償?shù)拿稇?yīng)變片按共用補(bǔ)償?shù)?/4橋方式接線（按從上到下的順序）；橋方式接線（按從上到下的順序）；3. 測試測試500N5500N，各測點(diǎn)的應(yīng)變值。要求不少，各測點(diǎn)的應(yīng)變值。要求不少于于2遍有效差值（即，兩遍誤差小于遍有效差值（即，兩遍誤差小于5%）。）。4. 采用梁上表面采用梁上表面2枚應(yīng)變片以及下表面枚應(yīng)變片以及下表面2枚應(yīng)變片枚應(yīng)變片進(jìn)行組橋。要求半橋、對(duì)臂、全橋中至少選擇進(jìn)行組橋。要求半橋、對(duì)臂、全橋中至少選擇兩種橋路進(jìn)行組橋，測試組橋后的應(yīng)變值。兩種橋路進(jìn)行組橋，測試組橋后的應(yīng)變值。 按講義要求書寫報(bào)

13、告。注意：按講義要求書寫報(bào)告。注意：1. 1. 將所有測量數(shù)據(jù)表格化；將所有測量數(shù)據(jù)表格化；2. 2. 用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算三點(diǎn)彎曲梁測試截面上的用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算三點(diǎn)彎曲梁測試截面上的應(yīng)力，畫出應(yīng)力沿試件高度的分布圖；應(yīng)力，畫出應(yīng)力沿試件高度的分布圖；3. 3. 理論計(jì)算三點(diǎn)彎曲梁測試截面上的應(yīng)力，理論計(jì)算三點(diǎn)彎曲梁測試截面上的應(yīng)力，與實(shí)驗(yàn)應(yīng)力比較誤差。分析主要誤差來源；與實(shí)驗(yàn)應(yīng)力比較誤差。分析主要誤差來源；4. 4. 給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；5.5.觀察組橋得到的應(yīng)變讀數(shù)是單臂測試值的觀察組橋得到的應(yīng)變讀數(shù)是單臂測試值的幾倍？為什么？幾倍？為什么？6.6.實(shí)驗(yàn)的體會(huì)及對(duì)實(shí)驗(yàn)的意見。實(shí)驗(yàn)的體會(huì)及對(duì)

14、實(shí)驗(yàn)的意見。四四. .實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求參考數(shù)據(jù)參考數(shù)據(jù)表格表格1 1參考數(shù)據(jù)表格參考數(shù)據(jù)表格2 2實(shí)驗(yàn)曲線的正確畫法實(shí)驗(yàn)曲線的正確畫法不正確畫法不正確畫法正確畫法正確畫法-300-300-200-200-100-1000 0100100200200300300400400h/2h/2h/4h/40 0h/4h/4h/2h/2理論曲線理論曲線實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線-300-300-200-200-100-1000 0100100200200300300400400h/2h/2h/4h/40 0h/4h/4h/2h/2理論曲線理論曲線實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算實(shí)驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算單向虎克定律：單向虎克定律： E實(shí)驗(yàn)單向應(yīng)力狀態(tài)單向應(yīng)力狀態(tài)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算實(shí)驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算廣義虎克定律：？廣義虎克定律：？復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)xx xy xyy