1、工程实验力学第5章常温静态应变测量5.1静态测量的实施及稳定性5.2应变计栅长的选择5.3应变计粘贴方位误差的分析5.4测点位置及方位的确定5.5测量结果的修正5.1静态测量的实施及稳定性5.1.1静态测量的实施5.1.2静态测量稳定性5.1.1静态测量的实施常温静态应变测量，简称静态应变测量或静态测量，其目的通常有以下几种：1)研究构件的应力应变分布规律。2)研究构件的强度问题。3)研究构件局部位置的应力集中。4)研究构件所受的载荷状况。静态应变测量的一般步骤如下：1.确定测量方案2.选择应变计3.测量仪器及设备选择和检测4.应变计的安装、接线、防护和检查5.测量6.测量结果分析及完成报告5
2、.1.1静态测量的实施5.1.2静态测量稳定性1.静态测量稳定性的影响因素2.静态测量稳定性的检测1.静态测量稳定性的影响因素(1)应变计绝缘电阻变化的影响粘贴良好、胶层完全固化与干燥的应变计，其绝缘电阻可达104M。(2)温度变化的影响当环境温度变化，特别是不均匀的剧烈变化时，应变计和测量导线的电阻都会发生变化，这在测量中将引起较大的读数漂移。(3)应变计的预载处理试验表明，粘贴好的应变计在初次使用时，常常有明显的读数漂移。(4)抗干扰处理在外界电磁场干扰的环境中进行测量时，为了防止其对读数的影响，应该采用金属屏蔽线作为测量导线，而且屏蔽层应妥善接地。1.静态测量稳定性的影响因素(5)其他因
3、素的影响很多工艺方面的因素都会影响测量的稳定性，如应变计粘结剂未完全固化、导线焊接质量不高、接线柱接触不良等，都会引起读数漂移，这些因素一经查明应立即排除。(1)应变计绝缘电阻变化的影响图5-1应变计绝缘电阻变化的影响2.静态测量稳定性的检测(1)系统的综合漂移如果是在结构的弹性范围内进行测量，则可以采取在卸载后记录读数的方法来确定综合漂移值。(2)应变仪的零漂在多点测量时，可将两个标准精密电阻分别作为工作片与补偿片，接在预调平衡箱的某一个通道上。(3)环境变化引起的漂移在构件的测点附近，放置一材料与构件相同但不承受载荷的物块。5.2应变计栅长的选择5.3应变计粘贴方位误差的分析图5-2贴片方
4、位不准引起的误差5.4测点位置及方位的确定5.4.1已知主应力方向的单向应力状态5.4.2已知主应力方向的二向应力状态5.4.3未知主应力方向的二向应力状态5.4.1已知主应力方向的单向应力状态构件在外力作用下，若被测点为单向应力状态，则主应力方向已知，只有主应力的值是一个未知量。此时只需在该点沿主应力的方向粘贴一个应变计，测得应变后，由单向应力状态的胡克定律即可求得主应力 =E (5-2)式中，E为被测构件材料的弹性模量。5.4.2已知主应力方向的二向应力状态如果测点应力状态是二向的，并且其主应力的方向已确定，那么只有两个未知量，即1和2的值。例如图5-3所示的承受内压作用的薄壁容器，其表面
5、各点为二向应力状态，且主应力方向已知。此时，只需沿两个主应力方向各粘贴一个应变计，分别测出两个主应变1和2(可采用半桥接法中的单臂测量技术)。然后由广义胡克定律即可求得主应力1和21=E1-2(1+2)2=E1-2(2+1)(5-3)式中，为被测构件材料的泊松比。5.4.3未知主应力方向的二向应力状态图5-3承受内压作用的薄壁容器5.4.3未知主应力方向的二向应力状态图5-4三个应变计测量一点处的主应力5.4.3未知主应力方向的二向应力状态5.4.3未知主应力方向的二向应力状态图5-5平面应力状态1)在主方向虽不确切知道，但大体上可以估计到的情况下，以用三轴45应变花为好。2)如果在测量前对主
6、方向无法估计，就应采用三轴60应变花。5.4.3未知主应力方向的二向应力状态表5-1应变花的应力应变计算公式5.4.3未知主应力方向的二向应力状态表5-1应变花的应力应变计算公式表5-1应变花的应力应变计算公式5.5测量结果的修正在实际测量时，由于各种因素的影响会在测量读数中产生一定的误差。其中，有一些是因为使用条件的限制所不可避免，主要包括：1)应变计的电阻值与应变仪的设计电阻值不一致。2)应变计的灵敏系数与应变仪的灵敏系数不一致。3)应变计的横向效应。4)长导线的影响。5.5.1应变计电阻值不同的修正5.5.2应变计灵敏系数不同的修正5.5.3应变计横向效应的修正5.5.4长导线影响及其修
7、正5.5测量结果的修正5.5.1应变计电阻值不同的修正我国生产的应变仪的电桥，通常是按使用电阻值为120的应变计而设计的。测量时，如果采用其他电阻值的应变计，就会改变测量电桥的输出阻抗，从而破坏原来电桥输出阻抗与放大器输入阻抗之间的匹配关系。对于不同型号的电阻应变仪，因为线路设计的不同，由这种改变而产生的影响是不同的，因而对应变测量读数的影响也不相同。对于采用双电桥零位法测量原理的静态电阻应变仪，使用不同电阻值的应变计，对应变测量读数基本无影响。对于采用单电桥偏位法测量原理的静(或动)态电阻应变仪，使用不同电阻值的应变计，将会影响应变测量读数，因而需要对读数进行修正。而且误差还与电桥的接线方式
8、有关，全桥接线法产生的误差与半桥接线法产生的误差是不同的。5.5.2应变计灵敏系数不同的修正设应变仪的灵敏系数为K0，测量时使用的应变计的灵敏系数为K。对于静态电阻应变仪，只有在K=K0的情况下，读数值才等于实际应变值。因此，在静态电阻应变仪上，都设有灵敏系数调节装置。测量时，只要根据所用应变计的K值调节应变仪灵敏系数，使得K=K0，应变仪的读数就等于实际应变值。若应变计灵敏系数K超出了应变仪灵敏系数K0的调节范围，或一台应变仪上接有几种不同灵敏系数的应变计，应变仪的读数就不可能等于实际应变值，就需要进行修正。方法是在测量时可以将应变仪的灵敏系数K0调节为某一数值(一般采用K0=2)，测量之后对应变仪的读数d进行修正，修正公式为 =K0Kd (5-8)5.5.3应变计横向效应的修正1.单向应力状态2.平面应力状态5.5.3应变计横向效应的修正1.单向应力状态1.单向应力状态2.平面应力状态5.5.4长导线影响及其修正5.5.4长导线影响及其修正图5-6半桥接法时导线电阻的影响5.5.4长导线影响及其修正图5-7全桥接法时导线电阻的影响
