《等弯曲实验》word版

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1、电测法基本原理应变计电测技术——是一种确定构件表面应力状态的实验应力分析方法。被测构件应变片测量电路放大线路显示记录器电阻应变片量测过程示意测量原理——测量过程中，将应变计（或称应变片）粘贴在构件的被测点上，构件受力变形时，应变计随构件一起变形，于是电阻值产生相应的变化，但这一阻值的变化是及其微小的，需要通过电子测量线路进行电量变换并放大，由指示或记录仪表进行量测记录；或输入计算机进行数据处理，从而得到所需要的应变或应力值。应变计电测技术主要优点1应变计尺寸小、重量轻。一般对构件的工作状态和应力分布影响很小。2测量灵敏度高、精度高、量程大。应变最小分辨率可达1微应变（με），一

2、般应变片的测量范围可达±20000με。3应用范围广。目前已成为水利、土建、机械、石油、船舶、宇航等各部门进行实验研究的重要手段。4频率响应好，可测量0～10万赫的动应变。5若采取相应的措施，可用于高低温（-273℃～+2000℃）、高速旋转、高压（上万个大气压力）、液下（长期浸没于水中）、强磁场、放射性和化学腐蚀等各种恶劣工作条件下的量测。6由于电信号的传递，可进行远距离测量和无线电遥测。7通用性好。不但适用于测量应变，而且可制成各种高精度传感器，用于测量载荷、位移、加速度等力学量。应变计电测技术的局限性1量测构件表面的应变比较方便。对于构件内部应变的量测可能会影响构件内部应

3、力分布。2只能给出测点方向的应变，难以描述应变或应力场的全貌；并且应变计有一定栅长，只能测定栅长范围内的平均应变。对于几何形状和应力分布规律复杂的部位，可配合光弹性贴片法，近代光测技术来解决。一、应变计及其转换原理1、电阻应变计构造电阻应变计又称为电阻应变片，它是由具有一定电阻的薄金属箔或细金属丝的栅状物粘贴在两层绝缘薄膜中制成的。如图1，栅状物称为敏感栅。覆盖层引出线基底敏感栅图1丝绕式应变计构造2、电阻应变计的分类金属丝式应变计金属电阻应变计半导体应变计根据敏感栅所用材料根据敏感栅制作方法金属箔式应变计丝绕式短接式根据敏感栅结构形式单轴应变计应变花（多轴应变计）三、电阻应变

4、计的转换原理试验时，用专用胶水将应变片粘贴在构件表面需要测定应变的部位，并使应变片的纵向沿需测定应变的方向。这样，当该处沿此方向产生应变e时，应变片也产生同样的应变e，敏感栅的电阻就由初始值R变为R+DR。实验表明，在一定范围内，敏感栅的电阻变化率与正应变e成正比，即：式中，比例常数K为应变计的灵敏系数，其值与敏感栅的材料有关，常用应变片的灵敏系数为1.7～3.6。由公式可知，只要测出敏感栅的电阻变化率，即可确定相应的应变。二、测量电路原理1、测量电路的作用——将应变计的阻值变化转化为电压（或电流）信号。通常这种电信号很微弱，需要用电子放大器放大，然后再由指示仪表或记录器显示、

5、记录。电阻应变测量一般采用桥式电路（惠斯登电桥）2、电桥平衡如上图所示，电桥的四个桥臂电阻分别为R1、R2、R3、R4，其中任意一个桥臂电阻都可以是应变计电阻。电桥的A、C为输入端；B、D为输出端。输出端电压为：当输出电压UBD为0时，称电桥平衡。即：3、测量原理设电桥在接上电阻时处于平衡。当各桥臂电阻分别改变时，电桥的输出电压为：略去高阶微量，可得到：四个桥臂电阻值均相等的电桥称为等臂电桥，此时上式为：如果四个桥臂电阻都是应变计，且灵敏系数均相同，则输出电压为：如果只有桥臂AB为工作应变计，则此时输出电压为：三、温度补偿原理1、温度效应在测量过程中，当被测构件所处环境温度发生

6、变化时，不仅敏感栅的伸长与缩短会引起应变片阻值的变化，而且当被测构件材料与敏感栅材料热膨胀系数不同时，敏感栅还会受到附加的拉伸或收缩，也可引起电阻的变化。这样，在测量结果中将包括因温度变化而引起的虚假读数。上述现象称为温度效应。2、电桥的基本特性温度补偿原理是利用电桥的基本特性来实现的。对于等臂电桥输出电压为：由此可得应变仪的读数应变为：电桥的基本特性：两相邻桥臂电阻所感受的应变代数值相减；两相对桥臂电阻所感受的应变代数值相加。四、应变计接入电桥的方法1、不同的连接方法可达到不同的测量目的Ø实现温度补偿。Ø从比较复杂的组合应变中测出指定成分而排除其他成分。Ø扩大应变仪的读数，以

7、减少读数误差，提高测量灵敏度。2、全桥接线法对于等臂电桥应变仪的读数为：Ø全桥测量——电桥的四个桥臂都接工作应变计。Ø相对两桥臂测量——电桥相对两桥臂接工作应变计，另外相对两桥臂接温度补偿应变计。3、半桥接线法若在测量电桥的桥臂AB和BC上接电阻应变计，而另外两个桥臂接电阻应变仪的内部固定电阻，则称为半桥接线法。此时应变仪读数为：Ø半桥测量——电桥的两个桥臂AB和BC上均接工作应变计。Ø单臂测量——电桥的两个桥臂AB和BC上任一桥臂接工作应变计，而另一桥臂接温度补偿应变计。4、串联和并联接线