材料力學(xué)電測法G橋電路.ppt

1、實驗應(yīng)力分析基礎(chǔ),一. 概述:,實驗應(yīng)力分析： 通過實驗對構(gòu)件或其模型進(jìn)行 應(yīng)力、應(yīng)變和位移分析的方法。,實驗應(yīng)力分析的方法：電測法、光測法。,光測法：光彈性法、全息法、云紋法、散斑法等,材料力學(xué),電測法與光測法的優(yōu)缺點(diǎn)：,電測法以電阻應(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, 通過測量應(yīng)變片的電阻改變量, 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，精確度高，可以實測、遙測。高溫、 高壓、動態(tài)等特殊工作條件都可使用。,缺點(diǎn)：不能測出構(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。,（1）電測法,材料力學(xué),（2）光測法,光測法以光波干涉（或幾何遮掩

2、）為基礎(chǔ)，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, 從而形成條紋圖，通過條紋圖的辯讀, 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)：全場測量，可反映應(yīng)力或位移分布的急劇變化。三維光彈法能測出模型內(nèi)部的應(yīng)力。全息法、云紋法、散斑法等屬于無接觸測量，因此，可以比較容易地應(yīng)用于高溫、高壓等特殊工作條件。測量區(qū)域可大可小（例如：集成電路的焊點(diǎn)，其直徑為0.6mm）。,缺點(diǎn)：靈敏度和精度依方法的不同而有所不同，總的來說，低于電測法。,材料力學(xué),1. 基本原理:,a. 電阻應(yīng)變片及其轉(zhuǎn)換原理:,只要測出敏感柵的電阻變化率，即可確定相應(yīng)的應(yīng)變。,應(yīng)變片敏感系數(shù)，與其 材料及構(gòu)造有關(guān)。,二.

3、電測法：,材料力學(xué),b. 測量電橋原理. 電阻應(yīng)變儀:,材料力學(xué),惠氏電橋,則：,材料力學(xué),材料力學(xué), 全橋接法, 半橋接法,c.應(yīng)變儀的讀數(shù)方法：,測量電橋和讀數(shù)電橋,材料力學(xué),d. 溫度補(bǔ)償問題：,在測量過程中，如果被測構(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 測構(gòu)件的線膨脹系數(shù)不同時, 敏感柵還將產(chǎn)生附加變 形, 從而引起電阻的進(jìn)一步改變。這樣，在測量結(jié)果 中將包括因溫度而引起的虛假讀數(shù)t， 顯然這虛假讀數(shù)必須設(shè)法消除。,材料力學(xué),用補(bǔ)償片法消除溫度影響,材料力學(xué),三. 應(yīng)變測量與應(yīng)力轉(zhuǎn)換計算:,步驟:,材料力學(xué),A. 測點(diǎn)為單向應(yīng)力狀態(tài),例1. 懸臂

4、梁受力如圖,已知E, 試測m-m截面的max (建立與的轉(zhuǎn)換計算式),解：1.測點(diǎn)屬單向應(yīng)力狀態(tài),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.,材料力學(xué),討論與思考:,（R2既是補(bǔ)償片又是工作片）,).把補(bǔ)償片R2貼在m-m的下邊緣，是否能求max?,材料力學(xué),).若已知和Z,如何求?,其轉(zhuǎn)換式將如何改變? 相對第一種方案有無優(yōu)越性?,).還有其他更好的測試方案嗎?,材料力學(xué),例2.操縱連桿,已知A，E，且有一定的初曲度, 要測拉力P，試確定布片和接線方案，并建立相應(yīng)的計算公式.,解: 1.屬單向應(yīng)力狀態(tài), 因為有 曲度，所以拉與彎同時存在,材料力學(xué),討論與思考:).還有其他的測

5、試方案嗎?,).若要測出所測處對P力作用線的偏心 度e.將如何組橋及建立計算公式?,組橋時,把R3和R4對換,).還有測e的其他方案嗎?,B. 測點(diǎn)為二向(平面)應(yīng)力狀態(tài):,1. 若測點(diǎn)為二向(平面)應(yīng)力狀態(tài),并且已知主應(yīng)力 方向,則只需在該點(diǎn)處沿其主應(yīng)力方向各貼一應(yīng) 變片,得主應(yīng)變1和2, 即可利用虎克定律求出 主應(yīng)力。,材料力學(xué),例3. 圖示圓軸, 已知、WP，要測max和，試 確定布片和接線方案并建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式。,解：,材料力學(xué),材料力學(xué),思考與討論：,)若取消補(bǔ)償塊片，沿+45方向再貼一R2工作片， 與R1組成鄰臂半橋：,(讀數(shù)擴(kuò)大至二倍),材料力學(xué),)若該軸在彎、扭、拉組合變形下作用，要測max和 T ，應(yīng)如何做？（d 已知）.,解：1) R1,R4,R2和R3按450方向, 且距離中性層都為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。,2).,材料力學(xué),3).組全橋,4).,5).,材料力學(xué),).利用以上布片能否重新組橋，測和測呢？,依次按順時針 R1, R3, R4, R2 組成全橋,推導(dǎo)公式,材料力學(xué),).若在軸的某個橫截面的上下邊緣沿軸向各貼一 工作片，組成鄰臂半橋，將會測出哪些受力分 量（T，M，N）？,).若在彎曲中性層