《力学参数的测量》PPT课件

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1、第十三章力学参数的测量内容提要：§13-1应力应变测量§13-2力和转矩测量测试技术学习要求：完成本章内容的学习后应能做到：1.掌握电阻应变计和电桥的基本原理及其应用2.掌握应力应变、力和转矩测量的基本原理第十三章力学参数的测量★了解和掌握机械结构的受力状态的方法：(1)理论分析(2)实验分析★基本作用：(1)分析研究机械结构的受力状态；(2)验证设计理论的正确性；(3)设计制作标准力学传感器；(4)了解和掌握机械设备在实际工作中的安全性。第十三章力学参数的测量第十三章力学参数的测量★分类:·按测量目的分：研究性测量和检验性测量·按测量对象分：实物测量和模型

2、测量·按测量设备分：静态测量和动态测量★应变电测优点：1、应变片尺寸小，一般不会影响构件的应力状态；2、测量灵敏度高，最小应变读数可达10-6με3、频率响应快，可测量从静态到500kHz的动态应变；§13-1应力应变测量4、特殊环境下测量应变；5、易实现测量过程自动化和远距离传输；6、制成各种应变传感器。★缺点：1、逐点测量，不易得到构件的全域性应力应变场（分布）；2、一般只能测量构件表面的应变；3、应变片所测应变值是其敏感栅覆盖面积内构件表面的平均应变。§13-1应力应变测量若各桥臂电阻的初值相等，Ri=R，组成全等臂电桥，有在受力构件的测点处，按其应变

3、方向，粘贴应变片R1、R2、R3、R4，组成电桥，输出电压：§13-1应力应变测量一、应变仪中电桥的输出特性根据应变片的变换原理有：1）应力测量的基本步骤：选择测点—粘贴应变片—组成测量电路和系统—应力应变的换算。§13-1应力应变测量二、应变片的布片和接桥2）测点的选择与确定根据应以最少的测点达到足够真实地反映结构受力状态的原则，来选择测点。为此，一般应考虑：§13-1应力应变测量①预先对结构进行大致的受力分析，预测其变形形式，找出危险断面及危险位置。这些地方一般是处在应力最大或变形最大的部位，而最大应力一般又是在弯矩、剪力或扭矩最大的截面上。然后。根据受

4、力分析和测试要求，结合实践经验最后选定测点。②在截面尺寸急剧变化的部位或因孔、槽导致应力集中的部位，应适当多布置一些测点，以便了解这些区域的应力梯度情况。§13-1应力应变测量③如果最大应力点的位置难以确定，或者为了了解截面应力分布规律和曲线轮廓段应力过渡的情况，可在截面上或过渡段上比较均匀地布置5～7个测点。④利用结构与载荷的对称性，以及对结构边界条件的有关知识来布置测点，往往可以减少测点数目，减轻工作量。⑤可以在不受力或已知应变、应力的位置上安排一个测点，以便在测试时进行监视和比较，有利于检查测试结果的正确性。★贴片与接桥原则：①分析构件受力性质，了解其

5、应力分布规律，选择其主应力最大、最能反映力学规律的点作为贴片位置。3)应变片粘贴方向确定——应力测量的关键问题:最大应变方向。§13-1应力应变测量②按电桥和差特性组桥，得到欲测应变的输出，且灵敏度高，非线性误差小。③当测量载荷时，贴片位置的应变应与外载荷成线性关系（避开非线性区）。1)单向应力a、简单的拉（压）杆件的拉（压）应力；b、纯弯曲构件的弯曲应力；c、复杂应力构件的棱边。三、贴片方位与应力应变计算§13-1应力应变测量轴向拉伸（压缩）载荷下布片接桥轴向拉伸（压缩）载荷下布片接桥§13-1应力应变测量2)已知平面主应力方向a、薄壁压力容器b、纯扭轴的

6、表面应力薄壁压力容器的贴片和布桥如图所示平面应力状态§13-1应力应变测量3） 未知主应力方向①在测点处，设定x、y坐标方向②假设x、y方向的应力与应变为σx、σy、τxy和εx、εy、γxy；§13-1应力应变测量平面应力状态下，主应力与应变的关系只要对任意三个已知方向θ1、θ2、θ3进行应变测量，得出其相应的εi，就可得出三个方程，联立求解得出x、y方向的应变εx、εy、γxy，并最终得出测点处的主应力σmaxσmin和主应力方向φ角。§13-1应力应变测量测点处的主应力大小、主应力方向为实际应用：取θ1、θ2、θ3为特殊夹角，如0°、45°、90°、或

7、0°、60°、120°等。做成应变花。§13-1应力应变测量四、应力应变测量系统应变片静动态应变仪动态应变仪超动态应变仪磁带记录仪光线示波器电子示波器笔式记录仪计算机照相机滤波器频谱分析仪0-200Hz0-10kHz>200kHz0-10kHz0-80Hz0-1MHz0-5kHz图13-2应力应变测量系统框图§13-1应力应变测量1）应变片性能误差a、横向效应误差b、温度误差2）粘贴工艺误差a、粘贴质量b、粘贴位置误差3)导线电阻影响§13-1应力应变测量五、提高测量精度的措施★应变测量产生误差原因分析：§13-1应力应变测量★提高测量精度的措施1、选择合适

8、的仪器并准确标定根据测试对象选择静、动态特性满足要求