等強(qiáng)梁應(yīng)變片實(shí)驗(yàn)

南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名：李森學(xué)號(hào)：5801410059專業(yè)班級(jí)：過(guò)控卓越10實(shí)驗(yàn)類型：□驗(yàn)證□綜合□設(shè)計(jì)□創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)日期：20130505實(shí)驗(yàn)成績(jī)：一、應(yīng)力測(cè)量實(shí)驗(yàn)壓力容器的種類很多，按類型主要可分為厚壁和薄壁容器。按照工藝要求設(shè)計(jì)制造的壓力容器，其筒壁或封頭上安裝或焊有各種接管，支卒，人孔、吊環(huán)等等。這些零件的存在，使的某些部位的應(yīng)力分布變的相當(dāng)復(fù)雜。為了確保結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行，就必須對(duì)這些部位進(jìn)行必要的應(yīng)力分析。除了一些簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行理論分析之外，目前用于對(duì)壓力容器進(jìn)行應(yīng)力分析主要手段有：實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法及有限元方法。因?yàn)橛邢拊ㄖ荒軐?duì)形狀和受力比較簡(jiǎn)單的零件進(jìn)行分析，所以在壓力容器的應(yīng)力分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析占有重要的地位。實(shí)驗(yàn)1電阻應(yīng)變電粘貼一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電阻應(yīng)變片的粘貼工藝進(jìn)行粘貼，粘合劑為502膠。2、制定布片方案。在等強(qiáng)梁上及補(bǔ)償塊上進(jìn)行粘貼。（要求共貼六片由圖A—1所示）3、焊接導(dǎo)線，應(yīng)變片編號(hào)，導(dǎo)線固定，并進(jìn)行質(zhì)量檢查。二.實(shí)驗(yàn)儀器等強(qiáng)梁、丙酮、脫脂棉、502膠、紅外燈或電吹風(fēng)、石蠟或石蠟松香、萬(wàn)用電表三、實(shí)驗(yàn)原理電阻應(yīng)變法測(cè)量應(yīng)力的基本原理是:將電阻應(yīng)變片固定在被測(cè)構(gòu)件上,當(dāng)構(gòu)件變形時(shí),應(yīng)變儀可以將應(yīng)變的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化.通過(guò)電阻應(yīng)變儀,可以將應(yīng)變片中的阻值變化測(cè)量出來(lái)度以正比于應(yīng)變值的模擬電信號(hào)輸出,最后就可以用記錄儀記錄.四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、在等強(qiáng)梁及補(bǔ)償塊上的貼片處進(jìn)行清洗和打磨。去除油漆、油垢及銹層。用0#沙紙打磨試件表面。打磨方向與應(yīng)變片軸線成45°交叉紋路。打磨面積約為應(yīng)變片的3～5倍。溶劑用乙醇或丙酮。2、在試件表面劃出定向標(biāo)志以便于粘貼。3、對(duì)已劃線表面進(jìn)行最后清洗。用脫脂棉球沾上丙酮或乙醇擦拭試件表面，更換棉球直至擦后棉球無(wú)墨跡為止。經(jīng)最后清洗的表面勿用手接觸。4、對(duì)應(yīng)變片先進(jìn)行外觀檢查，然后用QJ—23型直流電阻電橋?qū)?yīng)變片進(jìn)行阻值檢查，至少保證≤±０.5Ω。5、將選好的應(yīng)變片用502膠貼在試件上。先在應(yīng)變片及試件貼片處薄薄地涂上一層膠，對(duì)準(zhǔn)中心線把片貼在試件上，用一塑料薄膜墊在應(yīng)變片上面，用手指滾壓，將多余的粘合劑和氣泡擠出。6、用紅外燈或電吹風(fēng)進(jìn)行干燥，但溫度不宜太高（〈６０℃）。 7、如果干燥后對(duì)應(yīng)變片進(jìn)行質(zhì)量檢查。檢查應(yīng)變片是否貼牢，有無(wú)氣泡，位置是否正確，有無(wú)短路或斷路，并檢查電阻片與試件之間的絕緣電阻，絕緣電阻一般應(yīng)大于20兆歐。8、檢查合格后用膠布把應(yīng)變片固定，編號(hào)、焊接導(dǎo)線，要求整齊、美觀。9、若測(cè)量間隔時(shí)間長(zhǎng)，需作防潮處理。用石蠟或石臘松香、凡士林配制防潮蓋層材料，涂在應(yīng)變片之上以期防潮，涂復(fù)溫度為60℃為宜，且構(gòu)件亦應(yīng)適當(dāng)用紅外線燈或電吹風(fēng)加溫。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡(jiǎn)述貼片、接線，檢查等主要步驟。答：eq\o\ac(○,1)用脫脂棉蘸丙酮清洗等強(qiáng)梁上的污垢。eq\o\ac(○,2)用鉛筆在等強(qiáng)梁上合適的位置劃線，方便應(yīng)變片粘貼定位。eq\o\ac(○,3)用丙酮清洗試件表面，知道脫脂棉上無(wú)墨跡為止。eq\o\ac(○,4)貼片：在試件和應(yīng)變片表面涂502膠，用鑷子小心定位，將塑料膜墊在應(yīng)變片上用拇指滾壓，趕出應(yīng)變片下的氣泡和多余的膠。eq\o\ac(○,5)用紅外燈進(jìn)行烘干。eq\o\ac(○,6)檢查應(yīng)變片是否符合要求，有沒(méi)有短路斷路。eq\o\ac(○,7)用膠布固定應(yīng)變片，焊接導(dǎo)線。2、畫(huà)布片和編號(hào)圖。思考:膠布在本實(shí)驗(yàn)中除了固定應(yīng)變片外，還有其它什么作用？答：膠布還有絕緣和防潮的作用。為什么要使用萬(wàn)用電表測(cè)量絕緣電阻？答：防止應(yīng)變片和等強(qiáng)梁試件之間短接而影響測(cè)量。電阻應(yīng)變法測(cè)量應(yīng)力是基于什么原理的?答：基于電阻應(yīng)變?cè)頊y(cè)量的。電阻應(yīng)變?cè)恚簩?dǎo)體、半導(dǎo)體材料在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變，導(dǎo)致其電阻值發(fā)生變化的物理現(xiàn)象稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)心得：做了實(shí)驗(yàn)才知道，平時(shí)感覺(jué)很簡(jiǎn)單的事情，想要做好還真不容易。上課時(shí)總感覺(jué)這些儀器實(shí)驗(yàn)很好做，根本用不了多長(zhǎng)時(shí)間，可是做了才知道，光貼應(yīng)變片就很麻煩而且要很仔細(xì)才能做好。稍微不注意就會(huì)有錯(cuò)誤，有幾個(gè)同學(xué)把應(yīng)變片貼反了，還有的沒(méi)烘干，造成實(shí)驗(yàn)失敗。紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行，以后還是要多動(dòng)手，讓自己的動(dòng)手能力提升起來(lái)。實(shí)驗(yàn)2電阻應(yīng)變片的接橋一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握在靜載荷下使用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的測(cè)量方法。2、學(xué)會(huì)電阻應(yīng)變片半橋，全橋接法。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備1、TJ—1型等強(qiáng)度梁2、電阻應(yīng)變片，在梁上下表面粘貼四枚，在補(bǔ)償塊上粘貼二枚，（已有實(shí)驗(yàn)一完成，如圖A—2示）3、YJ—25型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及P20R—25型電阻預(yù)調(diào)平衡箱或YJ28A——P10R型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀或YJB—1A型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀三、實(shí)驗(yàn)原理電阻應(yīng)變儀電橋輸出U與各橋臂應(yīng)變片的指示應(yīng)變有下列關(guān)系：U=-\#"4"(ε1—ε2+ε3—ε4)其中、ε1、ε2、ε3、ε4分別為各橋臂應(yīng)變片的指示應(yīng)變，K為應(yīng)變片靈敏系數(shù)，E為橋壓。對(duì)于半橋接法：如應(yīng)變片R1（正面，受拉應(yīng)變?chǔ)?）與溫度補(bǔ)償R5接成半橋，另半橋?yàn)閼?yīng)變儀內(nèi)部固定橋臂電阻，則輸出只有應(yīng)變?chǔ)?；如梁上表面應(yīng)變片R1與梁下表面應(yīng)變片R2（反面，受壓應(yīng)變?chǔ)?）接成半橋，則輸出為ε1—ε2=2ε1。對(duì)于全橋接法：如應(yīng)變片R1和R3（正面、受拉）與R2和R4（反面、受壓）接成全橋，則輸出為ε1—ε2+ε3—ε4=ε1。四、實(shí)驗(yàn)步驟分別按圖A—3各種接法接線橋路，先在初載荷下將應(yīng)變儀調(diào)零，然后每次緩慢增加05公斤載荷4kg后再卸載，反復(fù)幾次后進(jìn)行整理，計(jì)算出0.5公斤載荷所產(chǎn)生的平均應(yīng)變。圖A-3應(yīng)變片和接橋方法五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：按步驟完成實(shí)驗(yàn)，并整理各種接法的數(shù)據(jù)。（見(jiàn)下表）討論應(yīng)變片各種接橋方法，比較優(yōu)缺點(diǎn)。接法載荷ｋｇ（ａ）全橋（ｂ）半橋（ｃ）接Ｒ３和Ｒ５（ｄ）三橋0.0-728-715-405-406-452-448-471-4720.5-570-571-333-333-416-413-363-3641.0-427-428-261-261-380-377-254-2561.5-283-284-189-189-345-341-147-1482.0-141140-117-117-309-305-40-412.511-46-46-269-27066653.01431432424-234-2351721723.52852849595-199-2002792784.0424424166166-165-165384384平均應(yīng)變142.13124.6971.1971.1936.4335.38106.56106.75六、思考:如果靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的指數(shù)不停往一個(gè)方向跳動(dòng)，是什么原因？答：是因?yàn)閼?yīng)變片沒(méi)烘干，測(cè)試過(guò)程中通電不停的加熱烘干導(dǎo)致應(yīng)變儀指數(shù)朝一個(gè)方向跳動(dòng)。為什么在測(cè)量過(guò)程中要逐步的加載和卸載？答：減小、消除試件和應(yīng)變片的滯后。應(yīng)變片的半橋接法與全橋接法相比，有什么優(yōu)缺點(diǎn)?優(yōu)點(diǎn):貼片簡(jiǎn)單，接線簡(jiǎn)單方便。優(yōu)點(diǎn):貼片簡(jiǎn)單，接線簡(jiǎn)單方便。缺點(diǎn)：靈敏度不高，誤差較大。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，減小或消除誤差。缺點(diǎn)：貼片復(fù)雜，線路較多，接線困難。半橋全橋?qū)嶒?yàn)心得:在上一個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，這個(gè)實(shí)驗(yàn)好做多了，可是還是沒(méi)那么順手。焊接線的時(shí)候焊的很難看，調(diào)試電阻應(yīng)變儀的時(shí)候調(diào)了好久才發(fā)現(xiàn)儀器是壞的，經(jīng)過(guò)重重困難最后終于線路連接完成，還是很有成就感的，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)自己的應(yīng)變片工作狀態(tài)良好，讀數(shù)很穩(wěn)定，也比較精確。辛苦之余換來(lái)了成功，感覺(jué)還是挺好的。實(shí)驗(yàn)3電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電阻應(yīng)變片相對(duì)電阻變化率與應(yīng)變之間的關(guān)系。2、掌握電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)的測(cè)定方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、TJ—1型等強(qiáng)度梁2、電阻應(yīng)變片3、YJ—25型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及P20R—25型電阻預(yù)調(diào)平衡箱或YJ28A——P10R型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀或YJB—1A型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀三、實(shí)驗(yàn)原理電阻應(yīng)變片粘貼在試件上受應(yīng)變?chǔ)矔r(shí)，電阻產(chǎn)生的相對(duì)變化與ΔR/R之間有下列關(guān)系：ΔR/R=Kε因此，在測(cè)得ε值和ΔR/R后，可求得K值，即應(yīng)變片靈敏系數(shù)。1、ε值的測(cè)量方法根據(jù)材料力學(xué)公式：ε實(shí)=ε==式中：M—彎矩kgcmW—等強(qiáng)度梁抗彎截面橫量m3E—等強(qiáng)度梁材料彈性橫量kg/cm2而對(duì)于矩形截面W=1/6bh2式中：h—等強(qiáng)度梁的厚度cmb—等強(qiáng)度梁的寬度cm。2、ΔR/R的測(cè)量方法測(cè)量ΔR/R值的方法有多種，但較為方便的方法如下：由電阻應(yīng)變儀測(cè)出指示應(yīng)變?chǔ)艃x和應(yīng)變儀設(shè)定靈敏系數(shù)值K儀（通常設(shè)K儀=2），用下式計(jì)算而得。ΔR/R=K儀ε儀=K實(shí)ε實(shí)則有K實(shí)=K儀ε儀/ε實(shí)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將粘貼好的應(yīng)變片1枚與1枚補(bǔ)償片接成半橋聯(lián)入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。2、對(duì)梁多次加卸載后將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀調(diào)好平衡，此時(shí)K儀應(yīng)確定，通常K儀=2。3、每次0.5Kg緩慢加載至4.0Kg載荷，記錄讀數(shù)并初步整理好。4、整理儀器或繼續(xù)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、按一般格式書(shū)寫(xiě)。2、整理測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)偏差并討論之。答：以b組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析計(jì)算：b=36.92mmh=3.60mml=242.0mmW=1/6bh2=16*3.692*M=F*l=m*l=0.5*24.2=12.1kgcmε實(shí)=ε===12.1/（0.08*2.1）=72.02K實(shí)=K儀ε儀/ε實(shí)=2*71.19/72.02=1.98δ=K思考