工程力学 静力学与材料力学 教学课件 作者 王永廉 18电测法简介.ppt

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1、第十八章电测法简介第一节引言实验应力分析：电测法：电测法主要优点：一种常用的实验应力分析方法，其利用传感元件（电阻精度高、适应性强、便于应用。电测法主要缺点：只能测定构件表面的应力。通过实验的方法测定构件应力。应变片），并通过电子测量仪器（电阻应变仪），测出构件表面的线应变；然后，根据测得的线应变，再利用胡克定律求出构件应力。第二节电测法的基本原理传感元件（电阻应变片）粘贴在构件表面，随同构件变形，将构件测点处的应变量转换为应变片的电阻变化量；传感元件（电阻应变片）同时连接到专门的测量仪器（电阻应变仪）上，通过电阻应变仪测出

2、构件测点处的实际应变；借助胡克定律，再由测得的应变计算出构件测点处的应力。一、传感元件及其工作原理1.传感元件电阻应变片，简称应变片。2.电阻应变片的构造丝绕式应变片：用直径为0.02mm~0.05mm的康铜（镍铜合金Ni45Cu55）丝或镍铬合金（Cr20Ni80）丝绕成栅状，粘贴在两层绝缘薄膜中制作而成。丝绕式应变片箔式应变片：用厚度为0.003mm~0.01mm的康铜箔或镍铬合金箔腐蚀成栅状，粘贴在两层绝缘薄膜中制作而成。箔式应变片◆应变片中的栅状金属丝或金属箔称为敏感栅。3.电阻应变片的传感原理式中，比例系数K称为应

3、变片的灵敏系数，其大小与敏感栅的材应变片敏感栅的电阻变化率R/R与敏感栅沿长度方向的线应变成正比，即有◆常用应变片的灵敏系数K约为1.7～3.6。料以及应变片构造有关，可通过试验测定。二、电子测量仪器及其原理1.电子测量仪器电阻应变仪（简称应变仪），用来测量电阻应变片应变的专用电子仪器，其基本测试电路为惠斯登电桥（简称电桥）。2.惠斯登电桥的工作原理电桥四个桥臂的电阻分别为R1、R2、R3与当桥臂电阻满足R1R4=R2R3时，则电桥输出电压U=0，称为电桥平衡。R4；A与C为电桥的输入端，接电源，输入电压为U；B与D为电

4、桥的输出端，接仪表，其输出电压则为在进行电测实验时，若将粘贴在构件上的电阻完全相同的四个应变片组成电桥的四个桥臂，则在构件受力变形前，电桥平衡，没有输出。当构件受力变形后，设四个应变片感受的应变分别为1、2、3与4，相应的电阻改变量分别为R1、R2、R3与R4，则由上式可得，此时电桥的输出电压为将Ri/R=Ki代入上式，得由于KU/4为常数，故可以将电阻应变仪的输出按照应变来标定，从而直接得到应变仪的读数应变：1）应变仪的读数应变等于电桥四个桥3.惠斯登电桥的基本特性臂上应变片实际感受应变的线性叠加，其中

5、，相邻桥臂的应变异号，相对桥臂的应变同号，即2）若将n个电阻值相同的应变片串联式中，k为该桥臂的读数应变；i为串联在该桥臂上的第i个应在同一桥臂上，则该桥臂的读数应变等于这n个应变片实际感受应变的算术平均值，即变片的实际感受应变。第三节电测法的基本应用在用电测法进行实际测量时，需根据被测构件的受力变形情况、温度变化情况以及具体测试要求，来确定测点位置、布片与组桥接线方案。将测量电桥的四个桥臂都接上组桥接线一般有两种方式——半桥接线：全桥接线：将测量电桥的两个桥臂接上应全桥接线半桥接线应变片。变片，另两个桥臂接上应变仪内部

6、的固定电阻。[例1]用电测法测定轴向拉杆横截面上的正应力。试确定测试方案，并给出应力与应变仪读数应变R之间的关系。已知材料的弹性模量为E、泊松比为。方案一温度补偿片[例1]用电测法测定轴向拉杆横截面上的正应力。试确定测试方案，并给出应力与应变仪读数应变R之间的关系。已知材料的弹性模量为E、泊松比为。方案二[例2]用电测法测定图示纯弯曲梁所受弯矩M。试确定测试方案，并给出弯矩M与应变仪读数应变R之间的关系。已知材料的弹性模量为E；梁的抗弯截面系数为Wz。方案一[例2]用电测法测定图示纯弯曲梁所受弯矩M。试确定

7、测试方案，并给出弯矩M与应变仪读数应变R之间的关系。已知材料的弹性模量为E；梁的抗弯截面系数为Wz。方案二[例3]图示立柱承受偏心拉伸，试用电测法测定载荷F和偏心距e。要求提供测试方案，并给出载荷F、偏心距e与应变仪读数应变R之间的关系。已知材料的弹性模量为E；立柱的横截面面积为A、抗弯截面系数为Wz。测定载荷F[例3]图示立柱承受偏心拉伸，试用电测法测定载荷F和偏心距e。要求提供测试方案，并给出载荷F、偏心距e与应变仪读数应变R之间的关系。已知材料的弹性模量为E；立柱的横截面面积为A、抗弯截面系数为Wz。测定偏心距e

8、[例4]用电测法测定图示扭转圆轴的最大切应力max。试确定测试方案，并给出最大切应力max与应变仪读数应变R之间的关系。已知材料的弹性模量为E、泊松比为。主方向为