橋路與彎曲應力實驗2012(少學時秋)

1、材料力學電測實驗部分材料力學電測實驗部分電測實驗電測實驗彎曲應力測試彎曲應力測試電橋特性電橋特性航天航空學院工程力學系航天航空學院工程力學系一一. .實驗目的實驗目的1.1.測定矩形梁在三點彎曲條件下的應力分布測定矩形梁在三點彎曲條件下的應力分布規(guī)律，并與理論值進行比較；規(guī)律，并與理論值進行比較；2.2.利用已有布片方案進行各種組橋，并比較利用已有布片方案進行各種組橋，并比較不同組橋方式的測量結果，學習提高測量不同組橋方式的測量結果，學習提高測量靈敏度的方法；靈敏度的方法；3.3.初步掌握電阻應變儀的使用方法及電子拉初步掌握電阻應變儀的使用方法及電子拉力機的操作。力機的操作。L = 560hb

2、PM=Pl/4彎距圖彎距圖1245689 截面截面應力分布圖應力分布圖單向應力狀態(tài)單向應力狀態(tài)-+9個測點個測點hPyIyM理 論 實驗方法實驗方法測試測試 ？實驗37=E=E電測法電測法基本原理基本原理： 電阻應變測量（簡稱電測法）原理是用電阻應變片作電阻應變測量（簡稱電測法）原理是用電阻應變片作為傳感元件，將被測構件表面的物理量、力學量、機械量為傳感元件，將被測構件表面的物理量、力學量、機械量等非電量轉換成電量進行測量的一種實驗方法。等非電量轉換成電量進行測量的一種實驗方法。被測構件被測構件電阻片電阻片電電 量量光、電、機械光、電、機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、理預預 測測 量量物理參量物理參量力學參量力學參量機械參量機械參量生物參量生物參量電電 壓壓電電 流流 單片單片 應變花應變花傳感元件傳感元件常用電阻應變片常用電阻應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變效應金屬絲的電阻應變效應 電阻應變片主要是根據(jù)金屬絲的電阻應變效應的物理電阻應變片主要是根據(jù)金屬絲的電阻應變效應的物理學原理工作的。學原理工作的。由物理學可知，導線電阻的表達式：由物理學可知，導線電阻的表達式：slR將將電阻應變片粘貼在受載構件上電阻應變片粘貼在受載構件上，當受到拉伸、壓縮時，當受到拉伸、壓縮時金屬絲長度將發(fā)生變化，造成電阻值發(fā)生變化。由實驗金屬絲長度將發(fā)生變化，

4、造成電阻值發(fā)生變化。由實驗可知，當變形在一定范內，線應變與電阻變化率之間存可知，當變形在一定范內，線應變與電阻變化率之間存在線性關系。即：在線性關系。即：應變儀應變儀KllKRR片目前的應變儀均采用惠斯通電橋電路測量應變片的阻值變化。目前的應變儀均采用惠斯通電橋電路測量應變片的阻值變化。 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 分別代表應變片分別代表應變片R1、R2、R3、R4所感受的應變值。所感受的應變值。應變儀工作原理：電橋應變儀工作原理：電橋1234()4BDEKU引起應變片產(chǎn)生應變的因素：引起應變片產(chǎn)生應變的因素：機械變形

5、機械變形、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：橋路中只有一個橋臂參與構件的機械變形。測量：橋路中只有一個橋臂參與構件的機械變形。2. 半橋半橋測量：橋路中相鄰的兩個橋臂參與構件的機械變形。測量：橋路中相鄰的兩個橋臂參與構件的機械變形。3. 對臂對臂測量：橋路中相對的兩個橋臂參與構件機械變形。測量：橋路中相對的兩個橋臂參與構件機械變形。4. 全橋全橋測量：橋路中四個橋臂全部參與構件機械變形。測量：橋路中四個橋臂全部參與構件機械變形。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橋臂上接入補償片，溫度影響將橋臂上接入補償片，溫度影響將互相抵消。互相抵消。半橋測量半橋測量1234()4BDEKU在在AB，BC兩個臂上分別接上工作片，溫度影響將互相抵消。兩個臂上分別接上工作片，溫度影響將互相抵消。(2 )4BDEKU1T2T-340 對臂測量對臂測量在在AB，CD兩個臂上接工作片，兩個臂上接工作片，BC，DA接溫度補償片。四接溫度補償片。四個臂的電阻同處一個溫度場，溫度影響相互抵消。個臂的電阻同處一個溫度場，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電橋的四個臂上

7、接工作片，都參與機械變形，同處一個溫度場，電橋的四個臂上接工作片，都參與機械變形，同處一個溫度場，溫度影響相互抵消。溫度影響相互抵消。1T2T-3T4T-YE2539高速靜態(tài)應變儀簡介高速靜態(tài)應變儀簡介應變儀的使用應變儀的使用主要技術指標：主要技術指標：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 、 對臂對臂自動平衡：平衡范圍自動平衡：平衡范圍0 19999 供供 電

8、：電：DC615V 最大測點數(shù)：最大測點數(shù)：1000點點 YE2539高速靜態(tài)應變儀高速靜態(tài)應變儀電源總開關電源總開關電源插座電源插座測量單元，共六組測量單元，共六組地線地線應變測量單元應變測量單元測量單元測量單元編號編號電源開關電源開關公共補償片通道公共補償片通道測量通道，每個單元各有測量通道，每個單元各有10個通道（個通道（09）。）。通道介紹通道介紹 在在B與與B斷開時斷開時，即將短接，即將短接片抽開；每個通道都是一個片抽開；每個通道都是一個獨立的惠斯通電橋，可以組獨立的惠斯通電橋，可以組單臂、半橋、對臂、全橋等單臂、半橋、對臂、全橋等橋路。橋路。一個通道放大圖一個通道放大圖半橋半橋單臂

9、單臂對臂對臂 橋共用補償片測量接線方法橋共用補償片測量接線方法AB公共補償片通道公共補償片通道B公共補償片公共補償片 在接在接1/4橋時，橋時，B與與B必須短接，工作片分別接在各個通道的必須短接，工作片分別接在各個通道的A、B接線端子上，溫度補償片接在接線端子上，溫度補償片接在B、C上或接在公共補償上或接在公共補償通道上；通道上；啟動測試系統(tǒng)軟件啟動測試系統(tǒng)軟件用鼠標雙擊該圖標用鼠標雙擊該圖標聯(lián)機參數(shù)設置界面聯(lián)機參數(shù)設置界面聯(lián)機后，計算機自動檢聯(lián)機后，計算機自動檢測到的測量單元編號測到的測量單元編號重新重新聯(lián)機聯(lián)機檢測檢測2.08 (R/R=k)選擇與接線相對應的選擇與接線相對應的組橋方式：組

10、橋方式： 1-1 公用補償?shù)墓醚a償?shù)臉驑?1-2 半橋半橋 1-4 對臂對臂 1-5 全橋全橋自動平衡主界面自動平衡主界面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、末載時進行采樣初載、末載時進行采樣點擊此圖標進入點擊此圖標進入“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)設置參數(shù)設置自動平衡自動平衡掃描采掃描采樣樣二二.實驗裝置簡圖實驗裝置簡圖跨度跨度L，支點到截面距離，支點到截面距離 l 要校準。要校準。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并記錄；度、截面到支座的距離校準并記錄；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；應變片靈敏系數(shù)：應變片靈敏系數(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.實驗內容及步驟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枚應變片按共用補償?shù)拿稇兤垂灿醚a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，各測點的應變值。要求不少，各測點的應變值。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枚應變片以及下表面枚應變片以及下表面2枚應變片枚應變片進行組橋。要求半橋、對臂、全橋中至少選擇進行組橋。要求半橋、對臂、全橋中至少選擇兩種橋路進行組橋，測試組橋后的應變值。兩種橋路進行組橋，測試組橋后的應變值。 按講義要求書寫報

13、告。注意：按講義要求書寫報告。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. 用實驗數(shù)據(jù)計算三點彎曲梁測試截面上的用實驗數(shù)據(jù)計算三點彎曲梁測試截面上的應力，畫出應力沿試件高度的分布圖；應力，畫出應力沿試件高度的分布圖；3. 3. 理論計算三點彎曲梁測試截面上的應力，理論計算三點彎曲梁測試截面上的應力，與實驗應力比較誤差。分析主要誤差來源；與實驗應力比較誤差。分析主要誤差來源；4. 4. 給出實驗結論；給出實驗結論；5.5.觀察組橋得到的應變讀數(shù)是單臂測試值的觀察組橋得到的應變讀數(shù)是單臂測試值的幾倍？為什么？幾倍？為什么？6.6.實驗的體會及對實驗的意見。實驗的體會及對

14、實驗的意見。四四. .實驗報告要求實驗報告要求參考數(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實驗曲線的正確畫法實驗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驗曲線實驗曲線-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驗曲線實驗曲線實驗應力計算實驗應力計算單向虎克定律：單向虎克定律： E實驗單向應力狀態(tài)單向應力狀態(tài)實驗應力計算實驗應力計算廣義虎克定律：？廣義虎克定律：？復雜應力狀態(tài)復雜應力狀態(tài)xx xy xyy