电测法基本原理教程课件.ppt

1、一、电阻应变片一、电阻应变片引出线引出线电阻丝电阻丝(丝栅丝栅)基底基底由试验发现：由试验发现：l应变片应变片FFl+D DlllKRRD D D D K K电阻应变片的电阻应变片的 灵敏度系数灵敏度系数应变片应变片：将力学量：将力学量(应变应变)转换为转换为 电量电量(电阻电阻)的传感器的传感器电阻应变片种类：电阻应变片种类：丝式丝式(绕线式绕线式)、箔式、半导体式、箔式、半导体式电测法基本原理电测法基本原理二、电阻应变仪二、电阻应变仪应变测量原理应变测量原理：利用电桥平衡测量电阻改变，利用电桥平衡测量电阻改变，从而进一步得到应变。从而进一步得到应变。BADCER1R2R3R4电桥平衡电桥平

2、衡(UBD=0)：4231RRRR 若若R1R4为四个为四个阻值相同阻值相同应变片，应变片，受力后，受力后，BD间电压改变为：间电压改变为：)(444332211RRRRRRRREUBDD D D D D D D D)(44321 KE电测法基本原理电测法基本原理两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同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。或接近，固定电阻与应变片阻值也应接近。1电桥接法电桥接法：由于温度对电阻值变化影响很由于温度对电阻值变化影响很大，利用电桥特性，可以采用大，利用电桥特性，可以采用适当的方法消除这种影响。适当的方法消除这种影响。三、电桥接法

3、及温度补偿三、电桥接法及温度补偿2温度补偿温度补偿：全桥接法全桥接法(四个电阻均为应变片四个电阻均为应变片)；半桥接法半桥接法(R1、R2为应变片，为应变片，R3、R4为固定电阻为固定电阻)电测法基本原理电测法基本原理BADCER1R2R3R4工作片工作片温度补偿片温度补偿片固定电阻固定电阻相同应变片相同应变片R1、R2，R1贴贴在构件受力处，在构件受力处，R2贴在附贴在附近不受力处，环境温度对近不受力处，环境温度对R1、R2引起的阻值变化相引起的阻值变化相同，为同，为D DRT，则则)(4211RRRRREUTTBDD D D D D D 114)(4 KEKETT 电测法基本原理电测法基本

4、原理FF1单向应力状态单向应力状态四、几种常见应力状态下的布片方式及应力计算四、几种常见应力状态下的布片方式及应力计算轴向拉压、纯弯曲、横力弯曲上下缘轴向拉压、纯弯曲、横力弯曲上下缘FFR1R211 E R1R2温度自补偿，测量温度自补偿，测量电压得到有效放大：电压得到有效放大：)(421TTBDKEU 1)1(4 KE电测法基本原理电测法基本原理2已知主应力方向的二向应力状态已知主应力方向的二向应力状态扭转、横力弯曲的中性轴、均匀内压的薄壁圆筒扭转、横力弯曲的中性轴、均匀内压的薄壁圆筒R1R245o45o 13111 E沿已知主应力方向沿已知主应力方向贴片，采用温度自贴片，采用温度自补偿的半

5、桥接法补偿的半桥接法电测法基本原理电测法基本原理)(421TTBDKEU 12 KE 3不知主应力方向的二向应力状态不知主应力方向的二向应力状态45o3应变花：应变花：29045245090031)()()1(2)()1(2 EE)()()()(2tan450904545090450 90o0o45o电测法基本原理电测法基本原理120o0o60o60o3应变花：应变花：20120212060260012060031)()()()1(32)()1(3 EE)()()()(32tan600120060012000 电测法基本原理电测法基本原理2YJ28AP1OR型静态数字电阻应变仪型静态数字电阻应

6、变仪。一、实验目的一、实验目的1测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的 分布规律，并与理论值比较分布规律，并与理论值比较；2熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用。二、实验仪器二、实验仪器1纯弯曲试验装置纯弯曲试验装置；矩形截面梁的纯弯曲矩形截面梁的纯弯曲三、试验原理三、试验原理1结构示意图及理论值计算结构示意图及理论值计算hbFF/2F/2aa+FQF/2F/2MFa/2+mmmm截面：截面：)(0Q常数常数CMF纯弯曲纯弯曲zIyM 理理 zy矩形截面梁的纯弯曲矩形截面梁的纯弯曲2布片示意图及试验值布片示意图及试验值0

7、011112222温度补偿片温度补偿片D DF E 实实3等量逐级加载法等量逐级加载法：D D D D EIyMz实实理理矩形截面梁的纯弯曲矩形截面梁的纯弯曲一、试验目的一、试验目的1用电测法测定平面应力状态下一点主应力的用电测法测定平面应力状态下一点主应力的 大小及方向大小及方向；2测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别 由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。二、试验仪器二、试验仪器1弯扭组合试验装置弯扭组合试验装置；2YJ28AP1OR型静态数字电阻应变仪型静态数字电阻应变仪。薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形三、试验

8、原理三、试验原理1结构示意图结构示意图alFIII-I截面截面dD 220dDtdDR FFFlMFaTQI-I截面截面内力：内力：薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形2布片示意图布片示意图ABCDA、B、C、D四点四点各贴各贴 45o、0o、45o应变花应变花DR12R11R10CR9R8R7BR6R5R4AR3R2R1约定约定蓝蓝线应变片线应变片为为 45o，白白线为线为0o，绿绿线为线为45o薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形)()(21)(211245020454545231 E主应力大小：主应力大小：主应力方向：主应力方向：)()(2tan0454504545 是主

9、应力与圆管是主应力与圆管轴线的夹角轴线的夹角3等量逐级加载法等量逐级加载法4指定点指定点(B、D)的主应力大小及方向的主应力大小及方向共用温度补偿片的半桥接法，一个载荷水共用温度补偿片的半桥接法，一个载荷水平下分别测平下分别测B、D两点两点6个应变片的应变值个应变片的应变值1)实验值：实验值：薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形2)理论值理论值(以以B点为例点为例)：B t tt t pWTWMBzBt t FaTFlMBB内力内力应力应力按平面应力状态分析得到：按平面应力状态分析得到：1、2、3、0分分别与试验值比较别与试验值比较薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形5弯矩、扭

10、矩及剪力各自引起应力的测量弯矩、扭矩及剪力各自引起应力的测量1)由于电桥特性均可以自补偿，不需要温度补偿片由于电桥特性均可以自补偿，不需要温度补偿片2)弯矩弯矩M对应的正应力测量对应的正应力测量BADCR5R11oB0oD0取圆筒上下取圆筒上下(B、D)两点两点0o应应变片接成半桥线路变片接成半桥线路)(115RRBDU MTMTM2)()()(2MBDU 测量值：测量值：22MMM EE ，薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形TQt tt tt t 3)扭矩扭矩T对应的切应变测量对应的切应变测量取圆筒前后取圆筒前后(A、C)两点两点 45o、45o四个应变片接成全桥线路四个应变片接成

11、全桥线路)(7913RRRRBDU TTQTQTQTQ4)()()()(BADCR3R1oA45 oA45R7R9oC45oC45 R3R1AR7R9CFQTt t 3t t 1TQt tt tt t t t 3t t 1AC薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形)(4TBDU 测量值：测量值：)1(422TTTT t t EG，2)1(21)(11)(1)(1TTTTTT31T t t t t t t EEGEEEE由胡克定律得由胡克定律得Tt tt t T3t t T1t t 薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形4)剪力剪力FQ对应的切应变的测量对应的切应变的测量仍取仍取A、

12、C两点两点 45o、45o四个四个应变片接成全桥线路，与应变片接成全桥线路，与3)不不同在于同在于R9、R7换位换位)(9713RRRRBDU QTQTQTQTQ4)()()()()(4QBDU 测量值：测量值：)1(422QQQQ t t EG，BADCR3R1oA45 oA45R9R7oC45oC45 R3R1AR7R9CFQT薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形 D D D DD D D DD D D DFFFlMFaTQ1)I-I截面内力增量：截面内力增量：D D D DD D D DD D D D)/()(/)(/)(0QmaxQpmaxTmaxMtRFWTWMzt tt t 6相关理论值计算相关理论值计算2)I-I截面应力增量：截面应力增量：D D D D D DD D D D D DD D D D D DmaxQQmaxTTmaxMM)(22)(22)(22t t t t GGE3)应变增量：应变增量：薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形aa6纯剪切应力状态纯剪切应力状态 与与 1关系的另一推导关系的另一推导 xD D lall211 D Dalx122 D D 12 ax薄壁圆筒的弯扭组合变形薄壁圆筒的弯扭组合变形