实验四-悬臂梁弯曲实验.doc

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1、实验四悬臂梁弯曲实验一、电阻应变仪各种不同规格及各种品种的电阻应变计现在有二万多种，测量仪器也有数百余种，但按其作用原理，电阻应变测量系统可看成由电阻应变计、电阻应变仪及记录器三部分组成。其中电阻应变计可将构件的应变转换为电阻变化。电阻应变仪将此电阻变化转换为电压（或电流）的变化，并进行放大，然后转换成应变数值。 其中电阻变化转换成电压（或电流）信号主要是通过应变电桥(惠斯顿电桥)来实现的，下面简要介绍电桥原理。1、应变电桥应变电桥一般分为直流电桥和交流电桥两种，本篇只介绍直流电桥。电桥原理图所示，它由电阻R1、R2、R3、R4组成

2、四个桥臂，AC两点接供桥电压U。图中UBD是电桥的输出电压，下面讨论输出电压与电阻间的关系。通过ABC的电流为：I1=U/(R2+R1)通过ADC的电流为：I2=U/(R3+R4)                    BD二点的电位差UBD=I1R2-I2R3=（R2R4-R1R3）U/(R2+R1)(R3+R4)               当UBD=0,即电桥平衡。由此得到电桥平衡条件为：R1R3=R2R4如果R1=R2=R3=R4=R，而其中一个R有电阻增量，                                 

3、         式中2ΔR与4R相比为高阶微量，可略去，上式化为                                   如果R1=R2=R3=R4为电阻应变计并受力变形后产生的电阻增量为、、、代入式中，计算中略去高阶微量，可得                        将式代入上式可得                              电桥可把应变计感受到的应变转变成电压（或电流）信号，但是这一信号非常微弱，所以要进行放大，然后把放大了的信号再用应变表示出来，这就是电阻应变仪的工作原理。电阻应变仪按测量应

4、变的频率可分为：静态电阻应变仪、静动态电阻应变仪、动态电阻应变仪和超动态电阻应变仪，下面我们简要介绍常用的静态电阻应变仪中的一种应变仪--数字电阻应变仪。 二、测量电桥的接法各种应变计和传感器通常需采用某种测量电路接入测量仪表，测量其输出信号。对于电阻应变计或者电阻应变计式传感器，通常采用电桥测量电路，将应变计引起电阻变化转换为电压信号或电流信号。电桥的测量电路由电阻应变计及电阻组成桥臂，电桥的应变计接桥方式分为半桥和全桥。在实际测量中，可以利用电桥的基本特性，采用各种电阻应变计在电桥中不同的连接方法达到不同的测量目的：1． 实现温

5、度补偿。2． 从比较复杂的组合应变中测出指定成分而排除其他成分。3． 扩大应变仪的读数，以减少读数误差，提高测量灵敏度。在实际测量中，常采用的电桥连接方法包括如下几种：一、全桥接线法在测量电桥的四个桥臂上全部连接电阻应变计，称为全桥接线法（全桥线路）。    在实际测量过程中分为以下两种情况：（一）  全桥测量电桥的四个桥臂上都接工作应变计。（二）  相对两桥臂测量   电桥相对两桥臂接工作应变计，另外相对两桥臂接温度补偿应变计。二、半桥接线法若在测量电桥的桥臂AB和BC上接应变计，而另外两桥臂DA和CD接电阻应变仪的内部固定电阻R

6、，则称为半桥接法（或半桥线路）。由于桥臂DA和CD接固定电阻，不感受应变，因此对于等臂电桥得知应变仪的读数为                                                  实际测量时，在AB上接一工作应变计，而在BC上接温度补偿应变计。 三、应变仪的实际接法仪器后面板有十组端子，叫十个通道，每个通道测一个点，每个通道有5个接线孔：ABCDE1四分之一桥无补偿各点A、B两端接测量片，D、E短路（用导线直接连接）2、四分之一桥独立补偿 各点A、B两端接测量片，C、E两端接补偿片，D、E开路3、四分之一

7、桥公共补偿第一点A、B两端接补偿片，D、E短路，其他各点A、B两端接测量片，D、E开路。三、弯曲正应力实验一、实验目的   1、初步掌握电测方法和多点应变测量技术。2、用电测方法测定悬臂梁在承受弯曲作用时外表面上正应力的分布规律。3、验证悬臂梁上正应力理论计算公式。二、实验设备1、智能全数字式静态应变仪   2、悬臂钢梁   3、游标卡尺、钢尺4、砝码三、实验原理本实验采用悬臂梁弯曲实验，梁横截面的正应力的理论计算公式为：                                                      式中

8、 M：横截面弯矩；    ：横截面对形心主轴（即中心轴）的惯性矩；    y：所求应力点到中性轴的距离。由公式可知梁外表面正应力规律变化。实验采用1/4桥接线，粘贴在矩形截面梁上两个加力点之间的上、下表面、中性轴和离上、下表面1/4h