第十三章电测法简介ppt课件.ppt

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1、§13-1引言解决工程实际问题的常见方法：理论分析的方法；实验分析的方法；数值分析的方法。一、实验应力分析的概念：实验应力分析就是通过实验来研究和分析受力构件中应力大小及其分布规律的方法二、常见实验应力分析的方法：电测法——点测量；光测法；全息光弹性法——可测得应力场的全貌；云文法；涂层法。三、电测法的优点：灵敏度高；传感元件小；适应性强；此外还有：可进行远距离测量；便于模拟或数值记录等优点。§13-2电测法的基本原理电测法又称为电阻应变量测技术，是通过贴在构件上的电阻应变片测定构件的应变，再根据应力与应

2、变的关系确定被测点应力状态的一种实验方法。电测法的量测过程示意图：被测构件电阻应变片量测电路放大线路显示记录器一、电阻应变片及其工作原理电阻应变片，简称应变片，是电测法的传感元件。实际测量时，将应变片粘贴在被测构件的表面，使其随同构件变形，将构件测点处的应变转换为应变片的电阻变化；然后，通过专门的测量仪器，如电阻应变仪，测出构件测点处的实际应变；最后再由胡克定律，即得到构件测点处的实际应力。电阻应变片金属电阻应变片——电阻应变效应半导体电阻应变片——压阻效应{常用的电阻应变片有丝绕式敏感栅绝缘薄膜引线敏感

3、栅绝缘薄膜引线丝绕式应变片是用直径为的康铜的康铜箔或镍铬合金箔腐蚀成栅状，粘贴在（镍铜合金）丝或镍铬合金丝绕成栅状，粘贴在两层绝缘薄膜中制作而成；箔式应变片则是用厚度为两层绝缘薄膜中制作而成的。应变片中的栅状金属丝或金属箔称为敏感栅。和箔式两种。试验表明，在一定条件下，应变片敏感栅的电阻变化率与敏感栅沿长度方向的线应变成正比，即有式中，比例系数称为应变片的灵敏系数，其值与敏感为。栅的材料以及应变片构造有关，可通过试验测定。常用应变片的灵敏系数由上式知，只要测出应变片的电阻变化率，即可确定相应的线应变。二、

4、电阻应变仪及其测试原理用来测量电阻应变片应变的专用电子仪器称为电阻应变仪，其基本测试电路为一惠斯登电桥。U电桥四个桥臂的电阻分别为电桥的输入端，接电源，其输入电压为桥的输出端，不难证明，其输出电压、、与；与为；与为电当桥臂电阻满足时，则电桥的输出电压，称为电桥平衡。在进行电测实验时，若将粘贴在构件上的初始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、、和，相应的、、和电阻改变量分别为，则可得，此时电桥的输出电压为式中，为

5、应变片的初始电阻。再变换上式，即得电桥输出电压与应变片感受应变之间的关系由于为常数，故可以将应变仪的输出按照应变来标定，从而直接得到应变读数为◆应变仪的读数应变为各应变片感受应变加，其中，相邻桥臂的应变异号，相对桥臂的应变同号。这一特性十分重要，利用它，通过适当的组桥接线，可以解决电测实验中的许多实际问题。的线性叠两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同或接近，固定电阻与应变片阻值也应接近。1．电桥接法：由于温度对电阻值变化影响很大，利用电桥特性，可以采用适当的方法消除这种影响。三、电桥接法及温度补偿2．温

6、度补偿：全桥接法(四个电阻均为应变片)；半桥接法(R1、R2为应变片，R3、R4为固定电阻)BADCER1R2R4R3工作片温度补偿片固定电阻相同应变片R1、R2，R1贴在构件受力处，R2贴在附近不受力处，环境温度对R1、R2引起的阻值变化相同，为DRT，则：总结：温度补偿的三原则：1、工作片和补偿片为等种应变片；2、工作块和补偿块材料相同；3、工作块和补偿块置于相同的温度场中。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、贴片方位与组桥接线方案。组

7、桥接线一般有两种方式。一种是全桥接线，将测量电桥的四个桥臂都接上应变片；另一种是半桥接线，将其中的两个桥臂接上应变片、另两个桥臂接上电阻应变仪内部的固定电阻。下面通过实例，说明电测法的简单应用。§13-3电测法的简单应用[例13-1]用电测法测定如下图所示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之间的关系。已知材料的弹性模量为、泊松。数应变比为FF解：在测量过程中，被测构件环境温度的变化，将会影响应变片的读数应变，因此，必须设法在测试结果中消除温度的影响。R2R1FFa)R4R3R1

8、R2（1）方案一采用半桥接线：如图a所示，为用于实际测量的应变片，简称工作片，沿轴向粘贴在杆件上；为用于消除温度影响的应变片，简称温度补偿片，粘贴在不受载荷作用的温度补偿块上；与为应变仪内部的固定电阻。、与、的电阻值相同。温度补偿块与杆件的材料相同，并处同一温度环境中。用表示由载荷引起的轴向应变，表示由温度变化引起的应变，则四个桥臂的感受应变分别为、、即得应变仪的读数应变再根据胡克定律，即得横截面上的正应力（2）方案二采用半桥