工程力学 教学课件 作者 顾成军 姜益军 廖东斌 主编第13章 实验应力分析基础.ppt

《工程力学 教学课件 作者 顾成军 姜益军 廖东斌 主编第13章 实验应力分析基础.ppt》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、测量电路2电阻应变片1第13章　实验应力分析基础光测弹性力学基本原理现代光测力学技术简介3413.1电阻应变片12应变片的构造电阻丝的应变效应34应变片分类电阻应变片的选用5应变片的工作特性应变片又称应变计，是应变测量中的主要元件。应变片的种类繁多，最常应用的是丝绕式电阻应变片和金属箔电阻应变片。其结构如图13-1所示，电阻应变片由四部分构成：敏感栅、引出线、基底、覆盖层。其作用是保证电阻应变片与试件共同变形，以便准确地把试件变形传递给敏感栅，而且保证试件与敏感栅之间有足够大的绝缘度。13.1.1应变片的构造金属导体的电

2、阻随其变形（伸长或缩短）而发生改变的一种物理现象叫金属导线的应变效应。推导得上式中，KS称为电阻丝灵敏系数。可见电阻变化率与应变量成正比。13.1.2电阻丝的应变效应13.1.3应变片分类13.1.3.1丝绕式圆角栅应变片该种应变片敏感栅用绕丝机绕成，基底多用纸，价格便宜。其缺点是端部有半圆形弧段，造成横向效应（可参考更专业的电阻应变测量原理书籍了解横向效应的概念），测量精度不高，耐湿#耐高温性能也不好。13.1.3应变片分类13.1.3.2箔式应变片该种应变片是用厚度0.0001～0.01mm的金属箔作为敏感栅，箔片材

3、料为康铜、镍铬合金等，利用光刻技术制成。参见图13-2，它的几何形状和尺寸非常精密，其横向部分可以做成宽栅条，横向效应很小；散热性能好，允许较大电流通过；疲劳寿命长。其缺点是工艺较复杂，制造难度大。13.1.3应变片分类13.1.3.3应变花为了测量平面应力场中某测点的主应力大小和方向，常常需要测量该点上两个或三个方向上的应变，这就需要在一个基底上粘贴2～4个电阻丝栅，它们方向事先已安置妥当，称为应变花。常用的应变花有两片直角、三片直角45°、三片等角、四片直角等型式。参见图13-3。13.1.4电阻应变片的选用为了合理

4、地选择应变片，可采用如下原则和方法：按照测试温度选择应变片的基底材料；敏感栅结构形状和尺寸选择；根据工作环境条件考虑；电阻值选择。13.1.5应变片的工作特性应变片的性能好坏直接影响应变测量的精确度，因此，应对应变片的性能提出一定的要求。机械滞后蠕变和零点漂移应变极限绝缘电阻横向效应系数疲劳寿命13.2测量电路12全桥电路半桥电路3温度变化效应的补偿测量电路要求满足以下两个方面的要求：足够的灵敏度；足够的准确度。13.2测量电路通常采用的测量电路有两种：一种是分压式测量电路（电位计式),这种电路常用来测量频率较高的动态应

5、变(振动和冲击）。另一种是桥式测量电路，常用的是惠斯顿电桥。电阻应变仪中的测量电桥线路如图13-4所示。惠斯顿电桥以应变片或电阻元件作为桥臂，A、C为电源端（电桥输入端），B、D为测量端（电桥的输出端）。假设输入电压E恒定，输出端B、D为开路时，BD端输出电压为：当U=0时，电桥处于平衡，其平衡条件为：13.2测量电路分别是四个应变片的初始电阻值，当电阻应变片电阻分别改变时，电桥的输出电压增量为当时即为全等臂电桥且忽略高阶变量时，上式变为对应变仪设置合理的灵敏系数，可使应变仪读数与测量桥中应变片测量的应变之间建立如下关系

6、13.2.1全桥电路是应变片，仪器内的精密无感电阻。选取7!+7#+7$+7%，当应变片测量应变为时，应变仪的读数应变为：13.2.2半桥电路13.2.3.1温度变化效应的产生测量构件的应变，敏感栅电阻随温度的变化率与温度变化关系如下式其中，aT是敏感栅电阻温度系数；是温度增量；分别是构件材料、敏感栅材料线膨胀系数；K是敏感栅灵敏系数。上述因素给应变测量带来了较大的误差，环境温度升高1℃，有时应变仪的指示应变可达几十微应变，必须设法排除它。13.2.3温度变化效应的补偿13.2.3温度变化效应的补偿13.2.3.2温度补

7、偿消除温度变化效应的方法叫做温度补偿，通常采用如下两种方法：补偿片法，参照图13-5；温度自补偿片13.3光测弹性力学基本原理12基本光学知识应力-光学定律3等差（色）线、等倾线4应力模型在圆偏振光场中的效应13.3.1基本光学知识（1）光的本质光是一种物质形态，是可见的能量辐射。解释光的本质有两种理论：波动理论和微粒理论。（2）偏振光一束光波在垂直传播方向的平面内作有规则的振动，则称为偏振光。当一个质点按圆的轨迹运动，在其传播轴z的方向上将形成一个圆柱螺旋线向前传播，这种光波称为圆偏振光（图13-7）。（3）偏振片偏振

8、片只允许光波振动方向和偏振轴一致的光矢量通过，而垂直于偏振轴方向振动的光矢量或光矢量的分量则被偏振片所吸收或阻挡。因此，当一束圆偏振光通过偏振片（此时被称为检偏器）以后，便可以获得和偏振轴方向一致的平面偏振光（图13-7）。13.3.1基本光学知识（4）双折射当一束光入射某些晶体后，出射时成为两束光（图13-8），这