最新结构静载试验-第3节应变测试技术教学讲义ppt课件.ppt

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1、结构静载试验-第3节应变测试技术三、应变测试技术在外力作用下，工程结构内部产生应力，不同部位的应力值是评定结构工作状态的重要指标，也是建立结构理论的重要依据。但是，目前直接测定构件截面的应力值还没有较好的方法，一般方法是先测定应变，而后通过σ=Eε的关系间接测定应力，或由已知的σ-ε关系曲线查得应力。应变量测在工程结构试验量测中有极其重要的地位。应变量测往往还是其他物理量量测的基础。为什么要进行结构应变测试（二）电测法电测法（非电量的电测技术）在测量过程中，常将某些物理量（如长度）发生的变化，先变换为电参量的变化，然后用量电器进行量测

2、，这种方法称为电测法。在结构试验中，因结构受外荷载或受温度及约束等原因而产生应变，应变为机械量（即非电量），用量电器量测非电量，首先必须把非电量（应变）转换成电量的变化，然后才能用量电器量测。量测由应变引起的电量变化称为应变电测法。利用材料的电阻变化测量应变——电阻应变电测法电测法以电阻应变仪量测为主。电测法的基本原理是；将一种特制的电阻应变片作为传感元件，牢靠地粘贴在被测试件表面，当试件由于受到外荷载的作用而发生变形时，电阻应变片也随之变形，并发生电阻的变化。在一定的工作范围内，电阻应变片的电阻变化与试件发生的应变成比例关系。根据测

3、得的电阻变化，通过应变仪可获得试件上被测点的应变值。3.1电阻应变片的原理及构造1、电阻应变片的原理利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。图1电阻应变计基本组成待测非电量ε电阻变化△R应变值ε①感受应变：ε△R②测量△R：应变仪将应变片的△R经惠斯顿电桥→△U或△I，放大器；输出应变值。图2金属丝的电阻应变原理1.受力前的金属丝2.受力后的金属丝：金属丝的电阻值：金属丝的电阻率：金属丝的截面积（通常为圆断面）：金属丝的长度：金属丝的泊松比金属丝

4、的电阻应变原理1.受力前的金属丝2.受力后的金属丝（4.1）（4.2）（4.3）灵敏系数K：表示单位应变引起的相对电阻变化应变片灵敏系数是使用应变片的重要数据。它主要取决于敏感栅的材料、型式和几何尺寸。应变片的灵敏系数受到多种因素的影响，无法由理论求得，是由制造厂经抽样在专门的设备上进行标定，并于包装上注明。常用的应变片灵敏度系数为2—2.4。由上式可知，只要测出敏感栅的电阻变化率即可确定构件的应变。等强度梁静态应变测试采用等强度钢梁，钢梁的μ=0.285，L=150mm,室温、单向受力状态，应变片丝栅方向与最大主应变方向一致，采用砝

5、码在梁一端施加作用力P=0.1KN，测得挠度为1.5mm，实测量得电阻由120Ω变为120.12Ω，求得应变片的实际灵敏度K。梁高h=5mm梁长L=150mmP⑴△R/R:△R/R=（120.12-120）/120=0.001Ω⑵ε:σ=Eε=Mh/2I①f=ML2/3EI②ε=3hf/2L2=0.0005⑶K:K=△R/R/ε=2.02、电阻应变片的构造敏感栅：用金属材料或半导体材料制成的单丝或栅状丝。基底:纸基和胶基覆盖层引出线电阻应变片构造示意图1.引出线2.敏感栅3.覆盖层4.基底层敏感栅：用金属材料或半导体材料制成的单丝或栅

6、状丝。敏感栅的形状与尺寸直接影响到应变片的性能。栅长和栅宽代表应变片的标称尺寸，即规格。基底和覆盖层：它们起定位和保护电阻丝的作用，并使电阻丝和被测试件之间绝缘。基底的尺寸通常代表应变片的外形尺寸。引出线：通过测量导线接入应变测量桥。引出线一般都采用镀银、镀锡或镀合金的软铜线制成，在制造应变片时与电阻丝焊接在一起3、电阻应变片的种类及分类按敏感栅所用材料分类：金属电阻应变片（金属丝式应变片、箔式应变片、薄膜应变片）和半导体应变片；按敏感栅结构的形状分类：单轴和多轴（应变花）按应变片的工作温度：低温片（低于-30℃）、常温片（-30～6

7、0℃）中温片（60～350℃）、高温片（350℃以上）按基底材料：胶基和纸基金属电阻应变片半导体应变片丝绕式应变片短接线式应变片箔式应变片敏感栅材料用途基底材料纸基应变片胶基应变片金属基底应变片临时基底应变片敏感栅形状单轴应变花一般用途应变片特殊用途应变片应变片式传感元件分类方法类型主要特点横向效应大，K外值分散度大，价廉横向效应小，疲劳寿命底横向效应小，散热条件好，蠕变小，疲劳寿命长用于测量单向应变的应变片用于平面应力状态下测定主应变耐温，耐热及耐久性能差高温应变片类型之一，用焊接方式安装于构件上高温应变片类型之一以有机会胶膜作基底

8、，耐热，耐湿，耐久性较纸基好指用于应变测量的各种常规应变片如半导体应变片、防水应变片、埋式应变片、双层应变片等如裂纹扩展片、疲劳寿命片、测温片、测压片等各种类型的应变片及其特点①金属丝式应变片:丝绕式（U型）、短接式（H