典型载荷测量、应变片布置.ppt

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1、测试技术大连大学机械学院Measurement&TestTechnology第九章应变、力和扭矩的测量本章学习要求：1.掌握针对不同的受力状态设计测试方案、接桥及信息处理2.掌握压力传感器选择及使用3.掌握流量传感器的选择及测试系统的构建第一节应变测量一、杆件在单一变形的应变测量关于杆件的应力和变形的计算，请参阅材料力学中有关章节。这里仅介绍应变测量方法。1.拉伸（压缩）构件如图所示受拉构件，测量其拉（压）应变时，有多种方案，下面介绍两种。1.拉伸（压缩）构件（1）方案一（如图所示）R2R2R1CABPR1P1.拉伸（压缩）构件

2、工作片R1的电阻变化包括由拉力P造成的，因温度效应而致的两部分，即：补偿片R2的阻值将仅因温度效应而致，即：1.拉伸（压缩）构件接成半桥（R3，R4为仪器上的固定电阻），则电桥的输出电压将为：1.拉伸（压缩）构件如果工作片和补偿片取自同一批，补偿试件与被测试件材料相同，且处于相同的温度场中，则：温度效应影响排除了，通过电阻应变仪，仅测得拉（压）应变。有时设置不受力的补偿试件不方便，方案二中补偿片也感受机械应变：1.拉伸（压缩）构件（2）方案二（如图所示）R1R2BCAR1R2PP1.拉伸（压缩）构件将补偿片也贴到构件上，紧靠工作

3、片R1并与其垂直，电桥接法与上同：R1—工作片，R2—补偿片（感受机械应变）。1.拉伸（压缩）构件1.拉伸（压缩）构件2.构件受弯矩作用，测其表面应变1（1）方案一：单设补偿片，R2PR1BCAR1R22.构件受弯矩作用，测其表面应变R1—工作片，R2—补偿片；表面为单向应力状态（分析方法与前相同），接半桥。2.构件受弯矩作用，测其表面应变（2）方案二：补偿片参与工作（如图所示）PR1BCAR1R22.构件受弯矩作用，测其表面应变接成半桥，可以消除温度效应的影响。当施加弯矩M时，R1感受拉应变εM1，R2感受压应变εM2，若构件

4、横截面有水平对称轴，则εM1=-εM2可得到：（2）方案二：补偿片参与工作（如图所示）PR2、R4R1、R3R1R3R2R4BCAR1R2R3R4D2.构件受弯矩作用，测其表面应变R1、R3感受拉应变，ε1=ε3=εR2、R4感受压应变，ε2=ε4=－ε3.圆轴扭矩的测量圆轴受扭矩时，横截面上受剪应力作用，在与轴线成45°角的方向上存在有最大的拉应力和压应力σ1=σ2，且其数值与原截面上最大剪应力τmax相等。即：σ1=σ2=τmax。在与轴线成45°角方向上各贴一个应变片Ra、RC，接半桥。3.圆轴扭矩的测量3.圆轴扭矩的测量

5、由于σa=-σc，所以：3.圆轴扭矩的测量3.圆轴扭矩的测量3.圆轴扭矩的测量在工程实际中，常常用这种方法测圆轴所受的扭矩，即：而（实心圆轴）其中，d—圆轴直径。3.圆轴扭矩的测量1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形如图所示为一偏心受压立柱。1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形由力学分析可知，在弹性范围内，它相当于轴向压缩和纯弯曲的叠加，因而是组合变形的杆件。轴向压缩正应力为σy在截面上均匀分布纯弯曲正应力在截面两侧为最大，即1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形（设截面对中性轴对称）叠加后最大应力产生在立柱两侧边缘上，为：1.弯曲与拉伸（压

6、缩）的组合变形A1AA2+=B1BB2+=σyσWσWσyσ1σ21.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形在A点处，应变片R1所测应变为：在B点处，应变片R2所测应变为：据此，我们可以采取不同的接桥方式来单测压缩或单测弯曲。1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形（1）消压测弯：采用半桥连接。BCAR1R21.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形（2）消弯测压：另设补偿块，贴温度补偿片R3、R4，采用半桥联结BCAR1R3R2R41.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形ΔR1=ΔR1w+ΔR1y+

7、ΔR1tΔR2=ΔR2w+ΔR2y+ΔR2tΔR3=ΔR3tΔR4=ΔR4tΔR1w=－ΔR2wΔR1y=ΔR2y=ΔRyΔR1t=ΔR2t=ΔR3t=ΔR4t=ΔRt1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形②采用全桥接法：R1、R2接相对桥臂R3、R4接相邻桥臂BCAR1R2R3R4D1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形2.扭转和弯曲的组合变形2.扭转和弯曲的组合变形以一简单圆轴为例，如上图所示，当它同时承受扭矩Mn，及横向应力P作用时，就成为弯扭组合变形。要求单独测取其中某一变形成分作用下的应变（应力）。

8、我们在圆轴表面的前后各取一点E和F，两点在包括杆轴线及力P的水平面上。并在每点粘贴与杆轴线成45°角的二个应变片Ra′、Rc′、Ra、Rc。2.扭转和弯曲的组合变形为了单独测取由于扭转而引起的应变或由于弯曲而引起的应变，需要对Ra′、Rc′、Ra、Rc等应变片在