力学竞赛辅导材料力学(实验

《力学竞赛辅导材料力学(实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、力学竞赛辅导江汉大学机电建工学院力学教研室材料力学(二)♣实验应变分析专题一.电阻应变计法的基本原理★转换原理及电阻应变片:导体在一定的应变范围内,其电阻改变与导体的线应变成正比.材料的灵敏系数:电阻应变片:电阻应变片的基本参数是:灵敏度系数K、电阻值R、标距l、宽度a.当测量某一点的应变,应选择尽可能小的的应变片:当需要测不均匀材料(如混凝土)的应变时,则应选用足够大的应变片,以得到平均应变值.2★应变电桥(惠斯顿电桥):当UBD=0称“电桥平衡”.又此时有:若上述的4个电阻为应变片,则受力前,电桥时平衡的,而输出

2、电压UBD=0.若受力后各个电阻应变片的电阻分别改变了Ri,则经过计算及分析可得:UBD:输出电压3若上述4个应变片的电阻值均等于R.则有:由可知:按上述原理制成的仪器,称为电阻应变仪.在确定好应变读数值r与电桥输出电压值UBD的对应关系后可有4全桥电路与半桥电路:上述桥路中4个电阻都是应变片,这样的电路为全桥测量电路.如果上述电路中R1、R2是应变片,而R3、R4是应变仪内的“标准电阻”.(标准电阻阻值是不变化的),这样的电路为半桥测量电路.★:温度补偿片与温度补偿电路实测时,应变片是粘贴在受力构件上的,如果温

3、度发生了变化,因应变片的线胀系数与构件一般不同,且应变片的电阻值也会因温度变化而改变,所以测得的应变值含有温度变化的影响,不能真实反映因构件受力而引起的应变值,故务必要消除温度变化带来的影响.半桥电路中,标准电阻R3=R4=R´,但R3=R4=0.经过计算分析可得:应变仪上读数有:51.单臂测量与温度补偿电路图示为半桥测量电路,应变片R1上因受力和温度影响变形,其应变值为应变片R2是与R1相同的应变片,粘贴在同样材料,但不受力的试件上,因温度影响而变形,其应变值为应变仪上读数有:由半桥测量电路62.半桥温度自动补

4、偿电路图示为半桥测量电路,参数相同的应变片R1与R2如图互相垂直粘贴在同一单向应力状态的构件上.应变片R1同前,其应变值为应变片R2因材料的泊松效应及温度,应变值为应变仪上读数有:由半桥测量电路这种电路,使得测量的灵敏度略有提高.73.全桥测量偏心拉伸电路如果只测量由于轴向拉伸引起的应变可采用如图示的连接.由由拉压胡克定律如果只测量由于偏心引起的弯曲应变可将图示中R3与R2在桥臂中的接线对换.由8例1.一圆轴直径为d,为测定材料的剪切模量G,在直径两端的表面上各贴有与轴成450的电阻应变片两片,如图所示.试问:如何选

5、用这些应变片(可用全部或部分应变片,但不另备补偿块.请写明加载、接线方式及计算公式.(1)全桥测量电路由应变转换公式又9(2)半桥测量电路这里可知,全桥的测量精度比半桥大一倍.10例2.在受轴向拉伸和扭转组合的圆截面轴上,试用应变仪分别测出拉伸主应变和扭转主应变,并计算轴上危险点的主应力.要求:(1)用图表示应变片粘贴的部位和方向(片数自定);(2)画出电桥线路图;(3)写出应变仪读数与所测应变的关系;(4)用测得的仪器上的读数表达轴上危险点的主应力的大小和方向.解:a.测拉伸(用半桥且不要补偿块)由11(b)测扭转

6、主应力前面一例已做出,如果是全桥线路:如果是半桥线路:12(4)用测得的仪器上的读数表达轴上危险点的主应力的大小和方向.对于拉伸对于扭转由应变转换公式13例3.图示所示传感器,AB和CD为铜片,其厚度为h,宽为b,长为l,材料的弹性模量为E,它们在自由端与刚性杆BD固接.(1)试求截面K–K的轴力和弯矩;(2)如果采用电测法测量截面K–K的轴力和弯矩,试确定贴片与接线的方案(选择测量精度较高的方案)并建立由测试应变表示的内力表达式.la解:(1)由整体平衡及两铜片相同的弯曲变形(不考虑轴向变化),可推得A、C处水平力

7、均等于F/2.取AB片分析受力又(第五届力学竞赛试题)14整体分析受力la同理可分析DC片得知15例3.图示所示传感器,AB和CD为铜片,其厚度为h,宽为b,长为l,材料的弹性模量为E,它们在自由端与刚性杆BD固接.(1)试求截面K–K的轴力和弯矩;(2)如果采用电测法测量截面K–K的轴力和弯矩,试确定贴片与接线的方案(选择测量精度较高的方案)并建立由测试应变表示的内力表达式.(2)采用全桥测量电路a.测弯矩电路贴片如图16a.测弯矩电路(考虑两侧弯曲应力和拉伸应力符号)b.测轴力电路17例4.平均直径为D、壁厚为

8、(≤D/20)的薄壁圆筒承受均匀内压p,如图示,为测得圆筒的强度和内压p,用全桥接线的方式两次测得应变仪的读数为r1=4.5×10-4和r2=2.5×10-4.圆筒材料的弹性模量E=200GPa,泊松比为=0.25,许用应力[]=120MPa.试求圆筒的内压,并校核其强度.(补偿片)(1)(2)解:由应变仪接线方式可得求解可得由胡克定