电测实验应力分析

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1、材姗力禽实验鬍导芳（第二部今丿电测实验应力分析浙江工业大学机电学院2006年9月第二部分电测实验应力分析一、电测法的基本原理应变电测法，简称电测法，是实验应力分析的重要方法之一。电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量來进行测量的i种实验方法，其原理框图如图1-1所示。光、电、机传感器敏感元器件电测量仪器数据采集打处理——机械最—力学最——物理最1-2・峨3.•4・仔

2、哎生电电数物字参压流最数电测技术原理图电测法以测量精度高、传感元件小和测量范围广等优点，在工程屮得到广泛应用。现着重介绍以电阻应变片为敏感元件，通过电阻应变测试仪测定构件农面应变的电测实验方法。

3、电阻应变片的工作原理敏感元件能感知外界的各利伟息，按性质可分光敏、气敏、声敏、压敏等。按具工作原理则可分电阻式、电容式、电感式、压电式、电磁式及其他特殊形式等。其中以电阻式结构绘简单，应用最广泛。1、电阻片的“应变一电”效应金属丝的电阻值随机械变形而发牛•变化的现象称为“应变一电”效应。电阻式敏感元件称电阻应变片或电阻应变计，简称电阻片或应变片。电阻片分丝式如图1—2所示和箔式如图1・3所示两人类。丝式应变片是用肓径为0.003mm〜0.01mm的合金丝绕成栅状而制成；箔式应变片则是用0.003mm〜0.01mm厚的箔材经化学腐蚀成栅状。敏感栅做成栅状主要是保证要求的电阻值条件下，尽

4、量减小尺寸以测量较小面积内的应变。电阻片结构简图将电阻片安装（如粘贴）在被测构件的表面，构件受力而变形时，电阻片的主体敏感栅随之产生相同应变，其电阻值发生变化，用仪器测最此电阻变化即可得到构件在电阻片粘贴表血沿敏感栅轴线方向的应变。实验表明：被测物体测量点沿电阻片敏感栅轴线方向的应变△/〃与电阻片的电阻变化率△矽斤成正比关系。即I:式关系称为电阻片的“应变一电”效应,（1-1）式中K称为电阻片的电阻应变灵敏系数。金属细丝的电阻值R打丝长度I及截面枳AZ间的关系由物理学公式得:(1-2)(1-3)R=p系数Q为金属丝的电阻率，上式等号两边取对数再微分得:A/?_A/AANp~r~ir

5、~~p根据金属物理和材料力学理论得知AA/A、△q/q也与成线性关系，由此得到:(1-4)AD—=［（1+2“）+//7（1-2//）］A//1=KsUlR式中“——金属丝材料的泊松比，m——材料常数，与材料的种类有关，Ks——金属丝的电阻应变灵敏系数。（1-4）式表示了金属丝的“应变一电”效应，电阻片就是利用这一效应制成的。制成电阻片的灵敏系数K与金属丝的灵敏系数瓦有关，但有差别。因为电阻片的敏感栅并不是—•根总丝，另外还有基底尺寸和性能、制造工艺等因素，一般KHKS,所以电阻片的电阻应变灵敏系数K-般在标准应变梁上由抽样标定测得（标定梁为纯弯梁或等强度钢梁），而非理论计算。制造

6、单位在出厂电阻片吋把电阻片的灵敏系数、电阻值、敏感栅的长度和宽度等棊木参数表明在产品的包装袋上。2、电阻片的温度效应温度变化时，金属丝的电阻值也随着产生变化，称之为该电阻变化是由两部分引起的，一是电阻丝的电阻温度系数引起的另一部分是

7、+1丁•金屈丝与构件的材料膨胀系数不同而引起的:~R)；=心(02-0JM因而温度引起的电阻变化为等］=［勾+©(02-0川灯(1-5)式中幻——金属丝（箔）材料的电阻温度系数;卩、——金属丝（箔）材料的热膨胀系数;02——构件材料的热膨胀系数。要想准确地测量构件的应变，就要克服温度对电阻变化的影响。一种方法是使电阻片的系数［幻+心（禹-0J］等于零，这

8、种电阻片称为温度自补偿电阻片；另一种方法是利用测量电路——电桥的特性來克服的，这将在下面仔细阐述。3.电阻片的粘贴方法粘贴电阻片是应变电测法的一个重要环节，它直接影响测量的精度。粘贴时，首先必须保证被测构件表面的清洁平整，无油污、无锈，其次要保证粘贴位置准确，第三要选用专用的粘接剂。粘贴的步骤如下:（1）打磨。测虽部位的表面，经打磨后应平整光滑，无锈点。打像可使用砂轮、砂纸等。（2）画线。测量点精确地用钢针画好十字交义线以便定位。（3）清洗。川浸有丙酮的脱脂棉清洗欲测部位表面，清除汕污，保持清洁干净。（4）粘贴。在电阻片底面均匀地涂上一层粘接剂，胶层厚度要适屮，然后对准十字交叉线粘贴

9、在欲测部位。粘接剂有502快T胶及其他常温及高温固化胶。再用同样的方法粘贴引线端子。（5）焊线。将电阻片的两根引出线焊在引线端了上，再焊出两根导线。二、测量电路——电桥的工作原理测屋电路的作用是将电阻片感受的电阻变化'RIR变换成电压变化输出，再经放犬电路放大。测量电路有多种，最常用的是桥式测量电路，它有四个桥愕兀；心心❻分别接在儿B,a〃之间，如图1-4所示。电桥的对角点AC接电源E。另一对角点BD为电桥的输岀端,其输出电压为Udb。可以证明输出电压图1