《实验应力分析》第二篇电阻应变测量技术

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1、第二篇电阻应变测量技术主要内容电阻应变片电阻应变测量技术简称为电测法。主要用于测量试件表面的线应变。电阻应变仪静态应变测量动态应变测量电测法的特点：1、优点：（1）灵敏度与精确度高（最小读数为一个微应变）；（2）实测；（3）易安装；（4）特殊环境（高温、高压、高频）；（5）自动化处理（由于输出的是电信号，容易实现自动化）。2、缺点：（1）点测（若分析应力在平面上的分布情况，需要大量的应变片）；（2）用于宏观测量（最小的应变片长约为0.2mm）。电阻应变测量系统电阻应变片——将构件的应变转换为电阻变化。电阻应变仪——将此电阻变化转换为电压（或电流

2、）的变化，并进行放大。记录器——记录器把电压记录下来，并换算成应变。第三章：电阻应变片------应变传感器应变片的构造很简单，把一根很细的具有高电阻率的金属丝绕成栅状，用胶水粘在上下两层薄纸之间，再焊上较粗的引出线，就成了常用的丝绕式应变片。丝绕式应变片1——丝栅或敏感栅；2——基底（上、下两层薄纸）；3——引出线；L——标距或栅长；B——栅宽。§3-1应变片的灵敏系数实验表明：绝大多数金属丝受到拉伸时，电阻值会增大，缩短时电阻值会减少，这种电阻值随变形发生变化的现象，叫做电阻应变效应。一、金属丝的灵敏系数：金属丝材的电阻应变效应曲线金属丝材

3、在一定的变形范围内，电阻值的相对变化（电阻变化率）与其长度的相对变化（应变）之间保持线性关系。1、实验结果金属丝的电阻应变效应可用下面公式来表达：R——表示长为L的丝材的初始电阻。△R——表示丝材伸长△L后电阻的变化。K0的物理意义——每单位应变所造成的相对电阻变化。即金属丝电阻变化率对应变的灵敏程度-----简称为灵敏系数。2、公式的理论推导电阻定律：——电阻率；——导线长度；——横截面积。当导线有应变时，均有改变，但变化非常小，所以用上式的微分形式表示：设丝栅的横截面是圆，且直径为D对于单向应力状态：灵敏系数（1）与材料有关即与合金的成分、

4、含杂质情况、加工成丝的工艺及热处理过程等有关。（2）与电阻率随应变的变化情况有关但电阻率到底依什么规律随应变发生变化，至今尚未圆满的解释。（3）各种材料的灵敏系数均由实验测定。二、应变片的灵敏系数用应变片进行应变测量时，应变片中金属丝需要一定的电压，为了防止电流太大，产生发热及熔断等现象，要求金属丝有一定的长度，以获得较大的初始电阻。但在测量构件的应变时，又要求尽可能缩短应变片的长度，接近于真实“一点”的应变。这两者之间出现矛盾，为了满足两方面的需要，把应变片做成栅状（称为敏感栅）。一般应变片的灵敏系数由制造厂家实验测量，称为应变片的标定。厂家

5、采用抽样方法，在每一批相同条件下生产的应变片中抽出1%样品进行实验，取其平均值作为这一批应变片的灵敏系数。实验过程：（1）抽样；（2）应变片的安装；将样品安装于简支梁中间截面的上、下表面，并使应变片的栅长方向与梁的轴线方向重合，当梁受载后，在纯弯区域内，梁的上下表面是一个单向应力状态。（3）值的测定：沿梁轴线方向安装一个三点挠度计，当梁受力变形后，挠度计上千分表的读数f与梁的轴向应变有如下关系：由变形的对称性可看出，跨度中点截面的转角为零，挠曲线在跨度中点处的切线是水平的，所以梁可看作长为，自由端受集中力偶的悬臂梁，由材料力学可知：在纯弯区域内

6、，梁轴线变形后的曲率：梁跨度中间截面上、下表面处的应变：梁自由端的挠度：（4）值的测定；将安装在梁上的应变片作为工作片和另外一个补偿片接入电阻应变仪中，把应变仪上的灵敏系数刻度盘转到上，应变仪可测出，则可得：（5）计算：§3-2应变片的横向效应系数一、应变片的横向效应系数横向效应系数是衡量应变片好坏的另一个重要指标。横向应变将影响到测量数据，所以横向应变越小越好，最好是零。1、定义：横向效应系数是在单向应变状态中，应变片沿栅宽和栅长方向电阻变化率之比。H值的实验测定：在单向应变状态中分别贴两个相互垂直的应变片，试件沿x轴方向刚度较小，较易变形，

7、沿y轴方向刚度较大，变形很小，所以可认为在工作区为单向应变状态。——2片沿x轴方向的电阻变化率。——1片沿x轴方向的电阻变化率。2、丝绕式应变片横向效应系数的公式推导将两枚应变片相互垂直地安装在单向应变场内，且应变片轴线与应变x平行或垂直。设应变片丝栅每单位长度的电阻值为ζ。第1片：栅长L有n条，初始电阻为。电阻改变量。设弯头部分是半径为r的半圆弧，有n-1个弯头，初始电阻为。求（n-1）个弯头电阻的改变量（1）求微段rdθ上的电阻改变量当dθ极小时，可用过A点的一段切线代替rdθ，过A点的一段切线与x轴之间的夹角为θ，这段丝栅承受的应变为：r

8、dθ微段上电阻的改变量为：（2）一个弯头电阻的改变量（3）（n-1）个弯头电阻的改变量为：第2片：栅长L有n条，初始电阻为，电阻改变量。n-1个弯头，