應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

車架應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)（課程名稱:汽車實(shí)驗(yàn)技術(shù)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解應(yīng)變片的工作原理和貼粘的工藝過(guò)程；2、掌握應(yīng)力應(yīng)變?cè)囼?yàn)中半橋電路的連接方法；3、熟悉Hi-Teclmiques公司SYNERGY采集儀的簡(jiǎn)單操作。二、試驗(yàn)儀器、工具1、應(yīng)變片2、502粘結(jié)液3、萬(wàn)用表4、焊接工具：電烙鐵、焊錫、松香5、絕緣膠帶紙，脫脂棉、酒精、0#砂紙、導(dǎo)線等。6、SYNERGY采集儀三、實(shí)驗(yàn)原理1、電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)：各種電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)是由電阻統(tǒng)、基片、覆蓋層組成。一般以合金電阻幺幺.繞成形如柵欄的敏感柵，敏感柵粘貼在絕緣的基底上，電阻絲?的兩端焊接引出線，敏感柵上面粘貼有保護(hù)用的覆蓋層。圖1電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖2、電阻應(yīng)變片的工作原理：用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變時(shí)，將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)對(duì)象的表面。在外力作用下，被測(cè)對(duì)象表面產(chǎn)生機(jī)

械變形時(shí)，應(yīng)變片敏感柵也隨同變形，由于阻值同長(zhǎng)度和截面積有關(guān)，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化。通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流變化。其存在如下關(guān)系式：R=pL/S(R電阻、S截面積、L長(zhǎng)度、p電阻率)3、電阻應(yīng)變片組橋的工作原理(惠斯登電橋):雙樣濯R按線法(半橋)屯橋線路原理圖雙樣濯R按線法(半橋)屯橋線路原理圖Uj=(耶3-氏&4)U(R1+R2)*(R3+R4)0Uj=(當(dāng)R1R3=R2R4時(shí)，輸出電壓Ui=Oo若在四個(gè)電阻某一處接應(yīng)變片,當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，5電壓為:AU1=u°(r*M△RiAR.ARAU1=u°(r*M△RiAR.AR3A/?.1R】R.R3R4應(yīng)變片選擇一(2)膠粘劑選擇一(3)構(gòu)件打磨一(4)表面清洗一(5)畫(huà)線定位一(6)應(yīng)變片清洗一(7)涂敷底膠一(8)應(yīng)變片粘貼一(9)加熱固化一(10)貼片質(zhì)量檢查一(11)引線連接一(12)質(zhì)量檢查一(13)常溫及溫度性能補(bǔ)償一(14)質(zhì)量檢查一(15)性能測(cè)試一(16)防護(hù)處理。2、應(yīng)變片的粘貼工藝方法:使用不同粘結(jié)劑粘貼應(yīng)變片的工藝是有差異的，這里只對(duì)其中的一些共同性的內(nèi)容加以介紹。（1）應(yīng)變片的準(zhǔn)備:應(yīng)變片的準(zhǔn)備是指應(yīng)變片的選擇、應(yīng)變片檢查和應(yīng)變片表面處理。應(yīng)變片檢查：包括外觀檢查和阻值（120。）檢查，外觀檢查主要看基底和蓋層有否破損，敏感柵有否銹斑，引線有無(wú)折斷的危險(xiǎn)，敏感柵排列是否整齊，有無(wú)短路、缺口、斷柵、劃傷和變形，基底是否有氣泡、皺折、坑點(diǎn)存在。測(cè)量電阻應(yīng)該精確到O.lQo應(yīng)變片表面處理:應(yīng)變片在使用前，要用脫脂棉浸無(wú)水乙醇擦洗，注意兩面都要清洗，對(duì)沒(méi)有蓋層的應(yīng)變片，要順著敏感柵的方向輕輕擦洗，洗凈后用紅外線燈或其它烘干裝置烘干備用。（2）粘貼表面的處理:為了使應(yīng)變片粘貼牢固，需要對(duì)粘貼表面進(jìn)行機(jī)械、化學(xué)處理、處理范圍約為應(yīng)變片面積的3-5倍。首先除去油污、銹斑、氧化膜、鍍層、涂料等，根據(jù)試件材料選用粒度為220-400#的砂紙進(jìn)行打磨，并打出與貼片方向呈45°角的交義條紋，然后用浸有丁酮或丙酮的脫脂棉球清洗打磨部位，并用無(wú)水乙醇清洗至棉球上不見(jiàn)任何污漬為止。注意，擦洗時(shí)要沿單一方向進(jìn)行，不要來(lái)回交替擦拭。清洗干凈的表面要避免再次污染（如用嘴吹氣）及手觸摸，待溶劑揮發(fā)表面完全干燥后立刻貼片。為保證應(yīng)變片粘貼位置的準(zhǔn)確，可用無(wú)油圓珠筆芯或劃針在貼片部位輕輕劃出定位線。劃線時(shí)，線不能劃到應(yīng)變片貼片部位下面，避免對(duì)應(yīng)變片產(chǎn)生損傷。經(jīng)過(guò)劃線的試件表面需用丙酮、無(wú)水乙醇、丁酮、三氯乙烷、異丙醇等溶劑對(duì)貼片試件表面單項(xiàng)清洗，并及時(shí)擦干或烘烤干，避免表面有油污殘留或溶劑殘留，對(duì)貼片質(zhì)量產(chǎn)生致命性影響；應(yīng)變測(cè)量中心點(diǎn)、/試件應(yīng)變測(cè)量方向（3）底膠處理:許多粘結(jié)劑要求涂底膠，并經(jīng)適當(dāng)?shù)臒峁袒幚?。底膠面積約為應(yīng)變片面積的1.5倍。底膠一般采用與貼片膠相同的粘結(jié)劑，厚度應(yīng)控制在0.01-0.03mm并按相應(yīng)的固化參數(shù)進(jìn)行充分固化。在滿足粘合和絕緣強(qiáng)度的前提下，粘結(jié)層（包括底膠）越薄越好，因?yàn)檫@樣可以保持較強(qiáng)的傳遞應(yīng)變能力，減少膠層的不均勻性，降低蠕變和靈敏系數(shù)分散。有些粘結(jié)劑不需要涂刷底膠，如H-600、H-610、502等，這些粘結(jié)劑的粘結(jié)力強(qiáng)，絕緣強(qiáng)度高，蠕變小，特別適合制造傳感器和精密應(yīng)力分析。（4）應(yīng)變片粘貼:貼片時(shí)，注意分清應(yīng)變片的正、反面（有引出線引出的一面為正面），保證應(yīng)變片的位置準(zhǔn)確，在應(yīng)變片的粘貼面（反面）上勻而薄地涂上一層粘結(jié)劑（502瞬間粘結(jié)劑），刷膠均勻，膠量控制適量，用左手捏住應(yīng)變片的引線，待一分鐘后，輕輕撥動(dòng)應(yīng)變片，調(diào)整應(yīng)變片位置，校正方向（應(yīng)變片的定位線與十字線交又線對(duì)準(zhǔn)，其電阻柵的統(tǒng)繞方向與十字線中較長(zhǎng)線的方向一致，即保證電阻柵的中心與十字交義點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)），使其定位準(zhǔn)確，真實(shí)反映測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變。然后蓋上聚四氟乙烯薄膜，用手指沿一個(gè)方向均勻擠壓應(yīng)變片（壓20秒），排除多余膠液和氣泡（也可以，應(yīng)變片的加壓在其上依次鋪墊聚四氟乙烯薄膜、硅橡膠板，再用夾具或壓塊加壓，對(duì)復(fù)雜型面，可用專門(mén)夾具加壓，砂袋、捆扎加壓也常常被采用）。為有效地消除內(nèi)應(yīng)力，一般在卸壓后將溫度升到高出加壓固化溫度30°C左右，保溫1-2小時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定化處理，具體的貼片固化參數(shù)可參考相應(yīng)的貼片膠介紹，如H-600,貼片工藝為：初固化，加壓0.1-0.3MPa,升溫至135°C,保溫2小時(shí)，然后降溫到室溫卸壓，再升溫至165°C,保溫2小時(shí)，后降到室溫即可。粘貼質(zhì)量檢查:應(yīng)變片粘貼前后阻值的變化；應(yīng)變片與粘貼試件的絕緣電阻;片內(nèi)應(yīng)是否有殘余的氣泡；應(yīng)變片的貼片位置準(zhǔn)確與否；應(yīng)變片有否斷路、短路或敏感柵變形。清潔應(yīng)變片表面：表面處理的最后一道工序是清洗。即用潔凈棉紗或脫脂棉球蘸丙酮或其它揮發(fā)性溶劑對(duì)貼片部位進(jìn)行反復(fù)擦洗，直至棉球上見(jiàn)不到污垢為止。接線端子粘貼：由于應(yīng)變片的引出線很細(xì)，特別是引出線與應(yīng)變片電阻幺幺的連接強(qiáng)度很低，極易被拉斷，因此需要進(jìn)行過(guò)渡。導(dǎo)線是將應(yīng)變片的感受信息傳遞給測(cè)試儀器的過(guò)渡線，其一端與應(yīng)變片的引出線相連，另一端與測(cè)試儀器(通常為應(yīng)變信號(hào)儀)相連接。接線端子的作用是將應(yīng)變片的引線與接入應(yīng)變儀的導(dǎo)線連接上。粘貼接線端子，注意：a接線端子粘貼位置在應(yīng)變片引線的前端，并做絕緣處理，目的是保證引線和被測(cè)部位的絕緣；粘貼方法的與應(yīng)變片相同，參見(jiàn)圖視；b接線端子應(yīng)預(yù)先進(jìn)行掛錫處理。連接前引線可做掛錫處理，將引線與導(dǎo)線連接起來(lái)。

3、應(yīng)變片的粘貼布置分布圖:4、實(shí)驗(yàn)框圖:5、半橋測(cè)試電路連接:分別將兩個(gè)應(yīng)變片（Rl、R2）的一根導(dǎo)線接入接線盒E十和E-,另外兩個(gè)應(yīng)變片的端子引連線接在一起,并接入數(shù)據(jù)采集儀接線盒的In十的位置。將應(yīng)變片安圖位置進(jìn)行全部的粘貼，將每一組接線端子引線與導(dǎo)線連接起來(lái)，并與數(shù)據(jù)采集儀的接線盒連接，注意接線與數(shù)據(jù)采集儀內(nèi)設(shè)通道的設(shè)置序號(hào)；五、SYNERGY信號(hào)采集儀的操作（1）開(kāi)機(jī)接上電源，按下儀器背后的電源按鈕，然后按下儀器前面的開(kāi)機(jī)按鈕。（2）打開(kāi)軟件點(diǎn)擊桌面上的，進(jìn)入主界面，如圖5所示。

P咿dConfigureHOLDChannelsTimebaseTriggerDieplcySearchAnolysid此＞SystemToolsTraceCHICH2CursorA泯6524433姬CursorB3789P咿dConfigureHOLDChannelsTimebaseTriggerDieplcySearchAnolysid此＞SystemToolsTraceCHICH2CursorA泯6524433姬CursorB3789咱?601.807Della?167528?103576?Unit*rnVmVTnwoorairo002614000013938GStorageModesmardl（3）初始化在第一次做實(shí)驗(yàn)前，點(diǎn)擊SystemTools按鈕，進(jìn)入如圖6所示界面。然后點(diǎn)擊RestoreDefault,然后點(diǎn)擊OK,恢復(fù)到初始狀態(tài)。圖6（3）模式選擇SYNERGY采集儀操作軟件中為我們提供了兩種模式，其中Scope模式用于采集瞬態(tài)的信號(hào)，Restore用于采集連續(xù)信號(hào)。選擇Restore模式。在主界面點(diǎn)擊StorageMode按鈕，進(jìn)入如圖7所示界面。點(diǎn)擊Recorder,然后點(diǎn)擊OK,退出該界面。圖7（4）通道設(shè)置點(diǎn)擊主界面的Channels按鈕，進(jìn)入通道設(shè)置頁(yè)面，如圖8所示。先選擇Chaimels選項(xiàng),勾選所要用的通道。然后在Mode（模式）下選擇所要用的橋路連接方式，既DCBudge（直流電橋）。在Range（量程）下選擇20mV。其他選項(xiàng)選擇默認(rèn)。然后點(diǎn)擊上方的CalibrationWizaid選項(xiàng)，進(jìn)入如圖9所示界面。選擇enterinformationfiomadatasheet,進(jìn)入如圖10所示界面。點(diǎn)選Gagefactor,點(diǎn)擊Next,進(jìn)入如圖11所示界面，將應(yīng)變片靈敏度系數(shù)，最大期望輸入應(yīng)變及橋路模式選好后點(diǎn)擊Next,進(jìn)入如圖12所示界面，核實(shí)無(wú)誤后，點(diǎn)選fiiusha最后點(diǎn)選Budge選項(xiàng),進(jìn)入如圖13界面,進(jìn)行橋路設(shè)置。Excitation（激勵(lì)電壓）選擇5V。BudgeConfiguiation（橋型）選擇1/2Bndge。最后點(diǎn)擊AutoBalanceo待BalanceStatus顯示OK后通道設(shè)置完成。點(diǎn)擊右下角的Exit退出通道設(shè)置界面。ECohbrationNnmiiOnModeRangeBiasFiherTypeFilterFreq.ChiCH1.DC5.00V□.DOVOffCh2CH2sDC5.ooy0.00VOffCh3CH3■DC5.00V0.00VOffCh4CH4.DC5.00y0.00VOffCh5CH5.DC5.00V0.00VOffCh6CH6.005.00V0.00VOffCh7CH7.OC5.00V0.00VOff-Cl)8CH8.OC5.00V0.00VOff-BridgeExitChannels、Colibralion▼I圖10ChannelsCAWrBUonYourinputvg>umw^roHigh400usV?2080mVLowOustr=0000VFromthismfonnoton.theWizardhoscalcuiotedMuftipberM*1923kusV/V1/M>5200pV/urtrb20000ustrCalibrationWizard.Stepb:SuasnryNameChi?CHICh2CH2Ch3CH3CMCH4Ch5CH5Cb6CH6Ch7CH7Ch8CH8Ch9CH9ChlOCH10ChllCH11Ch12CH12ThecunentreadogfromChiCH1ts-3.846kustr?Usingth*ceHM0tx)n.yourrongofoeChiCH1e?3846kustr=?2000mV-3&46kustf=-2000mV?20.00mVOffsetMx?b0000ustr0000V0000V0000V0000V0000V0000V0000V0000V0000V0000V0000VNotes■thesevalues,ckckFinishToodjuslthetransducerscabng..，圖12Bridge\NameExcitationVoltageExcitationOnBndgeConfigurationAutoBalanceBalanceStatusShuntColCh1CH1100V￡3FullBridgeoOK0070%OffCh2CH2100V區(qū)FullBridgeoOK-0543%OffCh3Ch4CH310.0V0FullBridgeo□K0.055%OffCH4100VAlFullBfid^GOK-0.015%Off圖13顯示界面設(shè)置點(diǎn)擊主界面右側(cè)Display按鈕，進(jìn)入如圖14所示界面。選擇每頁(yè)你要顯示的通道數(shù)據(jù)數(shù)，然后點(diǎn)擊OK退出。數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析：點(diǎn)擊下方REC按鈕，如圖15所示。此時(shí)我們會(huì)看到一條水平線，然后給試件一個(gè)激勵(lì)，水平線出現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)。點(diǎn)擊STOP按鈕，停止采集；點(diǎn)擊主界面的Search按鈕，進(jìn)入如圖16所示界面，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析；點(diǎn)擊MiivMax按