Chapter5-应变测量

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1、为什么要进行应变测量结构的强度问题结构（部件）的疲劳问题第六周，2学时应变测量的方法应变片测量-----适合于大多数场合（静态和动态）应变传感器测量-----动态应变测量应变场的图像分析-----新的技术应变测量及方法概述电阻应变计应变片测量电路应变片在构件上的布置和组桥概述根据材料力学的相关知识，结构的应变ε=dL/L通常以μm/m来表征，是一个无量纲的量。它表征了试件在外力作用下的伸长比率。当我们测量的到了一个ε=2000，即2000个微应变时，其物理含义是什么呢？首先，我们可以从百分比的角度加以说明，将测量得到的微应变值除以试

2、件的单位长度1m=1X10-6，再乘以100%得到2000/10002000/100000=02%=0.2%，说明试件伸长了02%0.2%。其次，根据此测量数值，我们可以判断试件应力与其弹性变形极限的接近程度。对于钢材，此极限值约为2%伸长量，因此，如果应变值超过20000，则试件将发生永久拉伸变形。概述采用应变片测量结构的静、动态应力/应变是目前工程实际中普遍采用的有效方法。应变片量基本片测量的基本原理是基基于这样个样一个物理准则：构成应变片的金属丝的电阻变化正比于其长度和横截面积的变化。换句话说，当应变片承受外力作用时，其电阻值将正比于

3、金属丝的物理变化。通常，典型的应变片由铜-镍合金组成，这种应变片的特点是具有很好的温度稳定性，即在一个很宽的温度范围内，电阻值可以保持恒定。但是，应变片的电阻变化是非常微小的，因此，在测量过程中，必须要配置放大器和采用一定的测量原理才能进行有效的应变测量。概述电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应力—应变关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。σΕ*ε电阻应变片测量应变的流程应变测试技术分类（1）静态测量：对永远恒定的载荷、或短时间稳定的载荷，所产生的结构应变的测量。（2）动态测量：对载荷在2～1200Hz范围

4、内变化所产生的结构应变的测量。应变片测量方法的优点应变测量工作温度可分为五个区段：（1）常温应变测量：工作温度30~60C（2）中温应变测量：工作温度60~300C（3）高温应变测量：工作温度在300C以上（4）低温应变测量：工作温度100~30C（5）超低温应变测量：工作温度100C以下应变片测量方法的优点（1）测量灵敏度和精度高其最小应变读数为1（微6应变，1110）在常温测量时精度可达1~2%。（2）测量范围广可测1~20000。（3）频率响应好可以测量从静态到数千赫的动态应变。适用领域宽,既

5、可以测量静态,也可以测量动态!应变片测量方法的优点（4）应变片尺寸小，重量轻。最小的应变片栅长可短到大于2毫米，20厘米安装方便，不会影响构件的应力状态。（5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。（6）可在各种复杂环境下测量。如高、低温、高速旋转、强磁场等环境测量应变片测量方法的缺点（1）只能测量构件的表面应变，而不能测构件的内部应变。（2）一个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的应变，而不能进行全域性测量。电阻应变片的工作原理电阻应变片的工作原理由物理学可知：金属导线的电阻率为LR=A其中：导线材料电阻率L导线长度A导线横截面积

6、将上式取对数并微分，得：dRddLdARLAdL式中：为金属导线长度的相对变化；LdA为导线横截面积的相对变化。A若导线直径为D，则dAdDdL22()2ADL式中：为导线材料泊松比。dRd(12)R电阻应变效应当金属导线沿其轴线方向受力变形时（伸长或缩短），电阻值会随之发生变化（增大或减小），这种现象就称为电阻应变效应。电阻应变片的构造电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组成。其构造如图所示：敏感栅：用合金丝或合金箔制成的栅。作用：将RR栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的距离

7、，一般为0.2~100mm。栅宽B：敏感栅外侧之间的距离。应变片轴线：敏感栅纵栅的中心线。引线：用来由敏感栅引出电信号的金属导线。用镀锡铜线（通常）制成基底：用来保持敏感栅的几何形状和相对位置。盖层：用来保护敏感栅，常用材料有纸、胶膜、玻璃纤维等。粘结剂：将敏感栅固定在基底上，常用环氧树脂类和酚醛树脂类粘结剂。电阻应变片的主要性能指标（一）应变片电阻（R）指应变片在未经安装、不受力的情况下，于室温时测定的电阻值。常用的应变电阻值，我国：R=120欧美：R=350（二）灵敏系数（K）在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化RR与试件表面沿应变

8、片轴线方向的应变之比值，称为应变片的灵敏系数，即：RRK=注意：K值是应变片的主要参数，它取决于敏感栅的材料、型式、几何尺寸、基底、粘结剂等多种因素。通常由制造厂在专用设备