金屬塑性變形的有關(guān)實驗測試方法

1、1山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心一.電阻應(yīng)變儀一般介紹 由于電阻應(yīng)變片的相對變化很小，因此必須設(shè)計專門的儀器對上述應(yīng)變轉(zhuǎn)化成的電阻相對變化進(jìn)行測量，最后用應(yīng)變的標(biāo)度指示出來。該類儀器就是應(yīng)變儀，它由測量電路和放大器構(gòu)成。 類類 別別 測量應(yīng)變信號測量應(yīng)變信號 測量頻率范圍測量頻率范圍 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀靜態(tài)電阻應(yīng)變儀 靜態(tài)應(yīng)變靜態(tài)應(yīng)變 0 15Hz 靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀 單點動態(tài)應(yīng)變測量單點動態(tài)應(yīng)變測量 200Hz 動態(tài)電阻應(yīng)變儀動態(tài)電阻應(yīng)變儀 周期或非周期動態(tài)應(yīng)變周期或非周期動態(tài)應(yīng)變 多通道多通道 5KHz 超動態(tài)電阻應(yīng)變儀超動態(tài)電阻應(yīng)變儀 動態(tài)應(yīng)變：爆炸、高速沖擊動態(tài)應(yīng)變：爆炸、高速

2、沖擊 幾十幾十 KHz 遙測應(yīng)變儀遙測應(yīng)變儀 無線電傳輸信號原理無線電傳輸信號原理 測量旋轉(zhuǎn)體、運(yùn)動件測量旋轉(zhuǎn)體、運(yùn)動件 2山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心電橋分類：電橋分類：按橋壓分：按橋壓分： n直流電橋；直流電橋；n交流電橋交流電橋按輸出方式分：按輸出方式分： n功率電橋（按低阻抗負(fù)載）功率電橋（按低阻抗負(fù)載） n電壓電橋（按高阻抗負(fù)載）電壓電橋（按高阻抗負(fù)載） 電阻應(yīng)變片的信號調(diào)理電路電阻應(yīng)變片的信號調(diào)理電路: : 由于將應(yīng)變等機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電阻的變化，此變化的數(shù)量是很微由于將應(yīng)變等機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電阻的變化，此變化的數(shù)量是很微弱的，因此須采用高精度的測量電路弱的，因此須采用高精度的測量電路電橋

3、測量電路。電橋測量電路。 二.測量電橋測量電橋的任務(wù)：把電阻的變化量轉(zhuǎn)化成電壓或電流的的變化量，以便于后續(xù)儀表的計量與測量。3山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心常用的幾個術(shù)語常用的幾個術(shù)語:l全橋：全橋：l半橋：半橋：l相對橋臂相對橋臂l相鄰橋臂相鄰橋臂鄰臂鄰臂對臂對臂全橋全橋半橋半橋4山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心043214231)(URRRRRRRRUH4231RRRR44332211221210)(RRRRRRRRRRRRUUH直流電橋平衡條件：直流電橋平衡條件：即：即：相對橋臂電阻之積相等。相對橋臂電阻之積相等。當(dāng)平衡電橋橋臂電阻發(fā)生變化時，其輸出電壓為：當(dāng)平衡電橋橋臂電阻發(fā)生變化時，其輸出

4、電壓為：5山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心1 1）先決條件是：電橋起始是平衡的；）先決條件是：電橋起始是平衡的；2 2）無論各電阻如何變化，一定要在平衡點附近；）無論各電阻如何變化，一定要在平衡點附近；3 3） 僅發(fā)生微小變化僅發(fā)生微小變化. .RRia)a)等臂全橋等臂全橋 RRRRR4321RRURRRRRUUH440432106山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心b)等臂半橋 baRRRRRR4321 ,21021044RRURRRRUUaaHaRRRRRRRRbaba , ,3241對稱半橋：R3、R4為固定電阻 非對稱半橋： R1、R4為固定電阻 412041201)1 ()(RRRaaURRR

5、RRRRRUUaaababaH非對稱半橋的輸出還與橋臂阻值比有關(guān)。7山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 （1）電橋平衡條件 （2）電橋的輸出電壓與相對計算電阻增量 成正比 其中R為一個橋臂的阻值。 （3）因 與應(yīng)變成正比，因此電橋的輸出電壓與應(yīng)變成正比。 （4）對于等臂全橋，由于 ，電橋輸出公式又可寫成:RR00RKRR04231H41UKU上式為電橋加減特性表達(dá)式。電橋輸出的八字原則：電橋輸出的八字原則： 8山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心電阻平衡、存在不平衡電容4231ZZZZ或或4321ZZZZ相對橋臂阻抗之積相等相對橋臂阻抗之積相等9山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心相同點：相同點：輸出電壓的幅值都與

6、被測的應(yīng)變成正比；輸出電壓的幅值都與被測的應(yīng)變成正比；不同點：不同點：直 流 電 橋交 流 電 橋輸出的是正或負(fù)的直流電壓，與應(yīng)輸出的是正或負(fù)的直流電壓，與應(yīng)變同頻率變化。變同頻率變化。輸出的是正弦調(diào)幅波；輸出的是正弦調(diào)幅波；從輸出電壓的正或負(fù)，可以判斷是從輸出電壓的正或負(fù)，可以判斷是拉應(yīng)變還是壓應(yīng)變。拉應(yīng)變還是壓應(yīng)變。可通過輸出與參考橋壓的相位相同或可通過輸出與參考橋壓的相位相同或是相反來判斷拉、壓應(yīng)變的關(guān)系；是相反來判斷拉、壓應(yīng)變的關(guān)系；只要電阻調(diào)平衡。只要電阻調(diào)平衡。既有電阻調(diào)平衡，又有電容調(diào)平衡。既有電阻調(diào)平衡，又有電容調(diào)平衡。10山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（1）直接讀數(shù)法：將電橋的

7、輸出直接或經(jīng)放大器放大后，用電表讀出或用示被器記錄。電表的讀數(shù)或示被器的記錄曲線正比于被測量的量值或變化過程一般動態(tài)測試儀器即動態(tài)應(yīng)變都是采用這種讀數(shù)方法。1）機(jī)械標(biāo)定法：在等強(qiáng)度梁上貼好與測點相同規(guī)格的應(yīng)變片，測量系統(tǒng)的狀態(tài)維持測試時的狀態(tài)不變，給梁加載，使它產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變，此時應(yīng)變儀上輸出一個大小一定的電信號與該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變相對應(yīng)，以此電信號為基準(zhǔn)，來度量對應(yīng)于被測動應(yīng)變的電信號所代表的應(yīng)變值。缺點：現(xiàn)場使用不方便。優(yōu)點：不需要修正。11山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心：1）機(jī)械標(biāo)定法：2）電標(biāo)定法：在動態(tài)應(yīng)變儀上專設(shè)標(biāo)定電路，由標(biāo)定電路給出代表一定應(yīng)變的電信號，與對應(yīng)于被測應(yīng)變的電信號進(jìn)行比較

8、。優(yōu)點：方便可靠。橋臂并聯(lián)標(biāo)定電阻橋臂并聯(lián)標(biāo)定電阻標(biāo)定和測試的示波圖標(biāo)定和測試的示波圖標(biāo)定應(yīng)變：12山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 標(biāo)定電橋法： 電壓標(biāo)定法：標(biāo)定精度較高。13山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（2）零讀數(shù)法：利用一些調(diào)節(jié)元件(可調(diào)電阻)使電橋恢復(fù)平衡，然后記下調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)量，從而計算被測量的大小。這時，指示電表只起平衡指示作用。一般靜態(tài)測試儀器如靜態(tài)應(yīng)變儀常采用這種讀數(shù)方法。14山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心KK 應(yīng)變片的靈敏系數(shù) 應(yīng)變儀的靈敏系數(shù) 讀數(shù)應(yīng)變雙電橋零讀數(shù)法雙電橋零讀數(shù)法的原理圖的原理圖15山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀由電橋、振蕩器、交流放大器、相敏檢波

9、器、指示電表等組成16山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 多采用交流供橋、載波放大的形式。 由電橋、標(biāo)定電路、振蕩器、放大器、相敏檢波器、濾波器等組成。17山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心18山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（五）應(yīng)變儀的使用：(1)應(yīng)變儀的選用原則 應(yīng)變儀的工作頻率應(yīng)大于被測量的最高次諧波分量的頻率，以保證不產(chǎn)生幅頻失真和相頻失真。應(yīng)變儀的最大量程應(yīng)大于被測應(yīng)變的最大值，并應(yīng)使其輸出不超過最大線性輸出量，以保證不產(chǎn)生非線性失真。應(yīng)變儀的輸出形式應(yīng)與記錄儀相適應(yīng)，并注意它們之間的阻抗匹配。對于靜態(tài)測量，應(yīng)根據(jù)測試精度要求和測試量來選擇儀器的分辨率（最小應(yīng)變讀數(shù)）和測量點數(shù)（配預(yù)調(diào)平衡箱）。1

10、9山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心應(yīng)變儀的使用：（2）應(yīng)變儀的操作要點：按實測需要確定接橋形式，測點與儀器間的連線應(yīng)采用金屬屏蔽線，導(dǎo)線要固定，接地點要正確。根據(jù)被測信號的大小，正確選擇衰減器的檔位，使其輸出既有一定的幅度，又不產(chǎn)生非線性失真。連接記錄器，并注意其阻抗匹配。對于電標(biāo)定，其標(biāo)定應(yīng)變應(yīng)根據(jù)被測信號的最大值來選用，一般標(biāo)定應(yīng)變2/3被測最大值儀器的預(yù)調(diào)平衡應(yīng)在“預(yù)調(diào)平衡”的檔位上進(jìn)行。20山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心21山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心22山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心23山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心24山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心25山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心26山東大學(xué)模

11、具工程技術(shù)研究中心溫度效應(yīng)溫度效應(yīng) (1)(1)溫度變化引起的電阻變化溫度變化引起的電阻變化 (2)(2)被測試件與應(yīng)變片膨脹系數(shù)不同引起的附加應(yīng)變被測試件與應(yīng)變片膨脹系數(shù)不同引起的附加應(yīng)變tRR柵1tKRR柵構(gòu)-2tKtRRt柵構(gòu)柵-例如：例如：一鎳鉻絲片，一鎳鉻絲片，標(biāo)距標(biāo)距貼在單向應(yīng)力的鋼件上，貼在單向應(yīng)力的鋼件上，當(dāng)當(dāng)62lb1t50t2/100cmkgt34. 2K 27山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 橋路補(bǔ)償（常溫下）和應(yīng)變片自補(bǔ)償（高溫下）橋路補(bǔ)償（常溫下）和應(yīng)變片自補(bǔ)償（高溫下）1）工作片和補(bǔ)償片KURRKRRURRRURRUUttH4)(14 )KRR

12、RKTT1)(1121半橋接法(溫度補(bǔ)償）：11tRKRR22tRR工作片與補(bǔ)償片應(yīng)該相同；補(bǔ)償板與零件的材料應(yīng)相同；兩者的溫度條件必須相同；補(bǔ)償片與工作片在電橋的相鄰橋臂上。28山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心tRKRR1tRKRR2)1 (11)(1121KRRKRRRKTT)1 (414 )(1400210KUKRRURRRUUH半橋接法(溫度補(bǔ)償）：29山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（2 2）在試件上找到與測點的應(yīng)變符號相反、比例關(guān)系已知、溫度）在試件上找到與測點的應(yīng)變符號相反、比例關(guān)系已知、溫度條件相同的另外一個點，則不必另外制作專用于粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)條件相同的另外一個點，則不必另外制作專用

13、于粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)償塊，而在這兩點上分別粘一片特性相同的應(yīng)變片，也可實現(xiàn)溫償塊，而在這兩點上分別粘一片特性相同的應(yīng)變片，也可實現(xiàn)溫度補(bǔ)償。度補(bǔ)償。KUKRRURRRUUH2)2(14 )(14002102)2(11)(1121KRRKRRRKTTtRKRR1tRKRR2半橋接法：30山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心KUKRRURRRRRUUH0043210)4(14 )(144)4(11)(114321KRRKRRRRRKTTtRKRRR31tRKRRR42全橋接法：31山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心應(yīng)變片自補(bǔ)償：缺點：一種特定的應(yīng)變片只適用于一種特定的材料及一定的溫度范圍。溫度補(bǔ)償是否正確：（1）溫

14、度能否補(bǔ)償。（2）是否能從讀數(shù)應(yīng)變 求得32山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心一.電阻應(yīng)變儀一般介紹 由于電阻應(yīng)變片的相對變化很小，因此必須設(shè)計專門的儀器對上述應(yīng)變轉(zhuǎn)化成的電阻相對變化進(jìn)行測量，最后用應(yīng)變的標(biāo)度指示出來。該類儀器就是應(yīng)變儀，它由測量電路和放大器構(gòu)成。 類類 別別 測量應(yīng)變信號測量應(yīng)變信號 測量頻率范圍測量頻率范圍 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀靜態(tài)電阻應(yīng)變儀 靜態(tài)應(yīng)變靜態(tài)應(yīng)變 0 15Hz 靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀 單點動態(tài)應(yīng)變測量單點動態(tài)應(yīng)變測量 200Hz 動態(tài)電阻應(yīng)變儀動態(tài)電阻應(yīng)變儀 周期或非周期動態(tài)應(yīng)變周期或非周期動態(tài)應(yīng)變 多通道多通道 5KHz 超動態(tài)電阻應(yīng)變儀超動態(tài)電阻應(yīng)變儀 動

15、態(tài)應(yīng)變：爆炸、高速沖擊動態(tài)應(yīng)變：爆炸、高速沖擊 幾十幾十 KHz 遙測應(yīng)變儀遙測應(yīng)變儀 無線電傳輸信號原理無線電傳輸信號原理 測量旋轉(zhuǎn)體、運(yùn)動件測量旋轉(zhuǎn)體、運(yùn)動件 33山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心電橋分類：電橋分類：按橋壓分：按橋壓分： n直流電橋；直流電橋；n交流電橋交流電橋按輸出方式分：按輸出方式分： n功率電橋（按低阻抗負(fù)載）功率電橋（按低阻抗負(fù)載） n電壓電橋（按高阻抗負(fù)載）電壓電橋（按高阻抗負(fù)載） 電阻應(yīng)變片的信號調(diào)理電路電阻應(yīng)變片的信號調(diào)理電路: : 由于將應(yīng)變等機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電阻的變化，此變化的數(shù)量是很微由于將應(yīng)變等機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電阻的變化，此變化的數(shù)量是很微弱的，因此須采用高精度的

16、測量電路弱的，因此須采用高精度的測量電路電橋測量電路。電橋測量電路。 二.測量電橋測量電橋的任務(wù)：把電阻的變化量轉(zhuǎn)化成電壓或電流的的變化量，以便于后續(xù)儀表的計量與測量。34山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心常用的幾個術(shù)語常用的幾個術(shù)語:l全橋：全橋：l半橋：半橋：l相對橋臂相對橋臂l相鄰橋臂相鄰橋臂鄰臂鄰臂對臂對臂全橋全橋半橋半橋35山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心043214231)(URRRRRRRRUH4231RRRR44332211221210)(RRRRRRRRRRRRUUH直流電橋平衡條件：直流電橋平衡條件：即：即：相對橋臂電阻之積相等。相對橋臂電阻之積相等。當(dāng)平衡電橋橋臂電阻發(fā)生變化時，其

17、輸出電壓為：當(dāng)平衡電橋橋臂電阻發(fā)生變化時，其輸出電壓為：36山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心1 1）先決條件是：電橋起始是平衡的；）先決條件是：電橋起始是平衡的；2 2）無論各電阻如何變化，一定要在平衡點附近；）無論各電阻如何變化，一定要在平衡點附近；3 3） 僅發(fā)生微小變化僅發(fā)生微小變化. .RRia)a)等臂全橋等臂全橋 RRRRR4321RRURRRRRUUH4404321037山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心b)等臂半橋 baRRRRRR4321 ,21021044RRURRRRUUaaHaRRRRRRRRbaba , ,3241對稱半橋：R3、R4為固定電阻 非對稱半橋： R1、R4為固定電

18、阻 412041201)1 ()(RRRaaURRRRRRRRUUaaababaH非對稱半橋的輸出還與橋臂阻值比有關(guān)。38山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 （1）電橋平衡條件 （2）電橋的輸出電壓與相對計算電阻增量 成正比 其中R為一個橋臂的阻值。 （3）因 與應(yīng)變成正比，因此電橋的輸出電壓與應(yīng)變成正比。 （4）對于等臂全橋，由于 ，電橋輸出公式又可寫成:RR00RKRR04231H41UKU上式為電橋加減特性表達(dá)式。電橋輸出的八字原則：電橋輸出的八字原則： 39山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心電阻平衡、存在不平衡電容4231ZZZZ或或4321ZZZZ相對橋臂阻抗之積相等相對橋臂阻抗之積相等40山東

19、大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心相同點：相同點：輸出電壓的幅值都與被測的應(yīng)變成正比；輸出電壓的幅值都與被測的應(yīng)變成正比；不同點：不同點：直 流 電 橋交 流 電 橋輸出的是正或負(fù)的直流電壓，與應(yīng)輸出的是正或負(fù)的直流電壓，與應(yīng)變同頻率變化。變同頻率變化。輸出的是正弦調(diào)幅波；輸出的是正弦調(diào)幅波；從輸出電壓的正或負(fù)，可以判斷是從輸出電壓的正或負(fù)，可以判斷是拉應(yīng)變還是壓應(yīng)變。拉應(yīng)變還是壓應(yīng)變?？赏ㄟ^輸出與參考橋壓的相位相同或可通過輸出與參考橋壓的相位相同或是相反來判斷拉、壓應(yīng)變的關(guān)系；是相反來判斷拉、壓應(yīng)變的關(guān)系；只要電阻調(diào)平衡。只要電阻調(diào)平衡。既有電阻調(diào)平衡，又有電容調(diào)平衡。既有電阻調(diào)平衡，又有電容調(diào)平衡。

20、41山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（1）直接讀數(shù)法：將電橋的輸出直接或經(jīng)放大器放大后，用電表讀出或用示被器記錄。電表的讀數(shù)或示被器的記錄曲線正比于被測量的量值或變化過程一般動態(tài)測試儀器即動態(tài)應(yīng)變都是采用這種讀數(shù)方法。1）機(jī)械標(biāo)定法：在等強(qiáng)度梁上貼好與測點相同規(guī)格的應(yīng)變片，測量系統(tǒng)的狀態(tài)維持測試時的狀態(tài)不變，給梁加載，使它產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變，此時應(yīng)變儀上輸出一個大小一定的電信號與該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變相對應(yīng)，以此電信號為基準(zhǔn)，來度量對應(yīng)于被測動應(yīng)變的電信號所代表的應(yīng)變值。缺點：現(xiàn)場使用不方便。優(yōu)點：不需要修正。42山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心：1）機(jī)械標(biāo)定法：2）電標(biāo)定法：在動態(tài)應(yīng)變儀上專設(shè)標(biāo)定電路，由標(biāo)定電路

21、給出代表一定應(yīng)變的電信號，與對應(yīng)于被測應(yīng)變的電信號進(jìn)行比較。優(yōu)點：方便可靠。橋臂并聯(lián)標(biāo)定電阻橋臂并聯(lián)標(biāo)定電阻標(biāo)定和測試的示波圖標(biāo)定和測試的示波圖標(biāo)定應(yīng)變：43山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 標(biāo)定電橋法： 電壓標(biāo)定法：標(biāo)定精度較高。44山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（2）零讀數(shù)法：利用一些調(diào)節(jié)元件(可調(diào)電阻)使電橋恢復(fù)平衡，然后記下調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)量，從而計算被測量的大小。這時，指示電表只起平衡指示作用。一般靜態(tài)測試儀器如靜態(tài)應(yīng)變儀常采用這種讀數(shù)方法。45山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心KK 應(yīng)變片的靈敏系數(shù) 應(yīng)變儀的靈敏系數(shù) 讀數(shù)應(yīng)變雙電橋零讀數(shù)法雙電橋零讀數(shù)法的原理圖的原理圖46山東大學(xué)模具工程技術(shù)研

22、究中心 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀由電橋、振蕩器、交流放大器、相敏檢波器、指示電表等組成47山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 多采用交流供橋、載波放大的形式。 由電橋、標(biāo)定電路、振蕩器、放大器、相敏檢波器、濾波器等組成。48山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心49山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（五）應(yīng)變儀的使用：(1)應(yīng)變儀的選用原則 應(yīng)變儀的工作頻率應(yīng)大于被測量的最高次諧波分量的頻率，以保證不產(chǎn)生幅頻失真和相頻失真。應(yīng)變儀的最大量程應(yīng)大于被測應(yīng)變的最大值，并應(yīng)使其輸出不超過最大線性輸出量，以保證不產(chǎn)生非線性失真。應(yīng)變儀的輸出形式應(yīng)與記錄儀相適應(yīng)，并注意它們之間的阻抗匹配。對于靜態(tài)測量，應(yīng)根據(jù)測試精度要求和測試量來選擇

23、儀器的分辨率（最小應(yīng)變讀數(shù)）和測量點數(shù)（配預(yù)調(diào)平衡箱）。50山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心應(yīng)變儀的使用：（2）應(yīng)變儀的操作要點：按實測需要確定接橋形式，測點與儀器間的連線應(yīng)采用金屬屏蔽線，導(dǎo)線要固定，接地點要正確。根據(jù)被測信號的大小，正確選擇衰減器的檔位，使其輸出既有一定的幅度，又不產(chǎn)生非線性失真。連接記錄器，并注意其阻抗匹配。對于電標(biāo)定，其標(biāo)定應(yīng)變應(yīng)根據(jù)被測信號的最大值來選用，一般標(biāo)定應(yīng)變2/3被測最大值儀器的預(yù)調(diào)平衡應(yīng)在“預(yù)調(diào)平衡”的檔位上進(jìn)行。51山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心52山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心53山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心54山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心55山東大學(xué)模具工程

24、技術(shù)研究中心56山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心57山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心溫度效應(yīng)溫度效應(yīng) (1)(1)溫度變化引起的電阻變化溫度變化引起的電阻變化 (2)(2)被測試件與應(yīng)變片膨脹系數(shù)不同引起的附加應(yīng)變被測試件與應(yīng)變片膨脹系數(shù)不同引起的附加應(yīng)變tRR柵1tKRR柵構(gòu)-2tKtRRt柵構(gòu)柵-例如：例如：一鎳鉻絲片，一鎳鉻絲片，標(biāo)距標(biāo)距貼在單向應(yīng)力的鋼件上，貼在單向應(yīng)力的鋼件上，當(dāng)當(dāng)62lb1t50t2/100cmkgt34. 2K 58山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 橋路補(bǔ)償（常溫下）和應(yīng)變片自補(bǔ)償（高溫下）橋路補(bǔ)償（常溫下）和應(yīng)變片自補(bǔ)償（高溫下）1）工作片和補(bǔ)償片KURRKRRURRRUR

25、RUUttH4)(14 )KRRRKTT1)(1121半橋接法(溫度補(bǔ)償）：11tRKRR22tRR工作片與補(bǔ)償片應(yīng)該相同；補(bǔ)償板與零件的材料應(yīng)相同；兩者的溫度條件必須相同；補(bǔ)償片與工作片在電橋的相鄰橋臂上。59山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心tRKRR1tRKRR2)1 (11)(1121KRRKRRRKTT)1 (414 )(1400210KUKRRURRRUUH半橋接法(溫度補(bǔ)償）：60山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（2 2）在試件上找到與測點的應(yīng)變符號相反、比例關(guān)系已知、溫度）在試件上找到與測點的應(yīng)變符號相反、比例關(guān)系已知、溫度條件相同的另外一個點，則不必另外制作專

26、用于粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)條件相同的另外一個點，則不必另外制作專用于粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)償塊，而在這兩點上分別粘一片特性相同的應(yīng)變片，也可實現(xiàn)溫償塊，而在這兩點上分別粘一片特性相同的應(yīng)變片，也可實現(xiàn)溫度補(bǔ)償。度補(bǔ)償。KUKRRURRRUUH2)2(14 )(14002102)2(11)(1121KRRKRRRKTTtRKRR1tRKRR2半橋接法：61山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心KUKRRURRRRRUUH0043210)4(14 )(144)4(11)(114321KRRKRRRRRKTTtRKRRR31tRKRRR42全橋接法：62山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心應(yīng)變片自補(bǔ)償：缺點：一種特定的應(yīng)變片只適用于

27、一種特定的材料及一定的溫度范圍。溫度補(bǔ)償是否正確：（1）溫度能否補(bǔ)償。（2）是否能從讀數(shù)應(yīng)變 求得63山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 振子光點的安排振子光點的安排（1）應(yīng)正確安排振子的光點位置，使光點與振子位置相對應(yīng)。（2）多個信號同時記錄時，為了便于分辨與觀測：主要信號放在記錄紙中間，次要信號放在兩邊；單向偏轉(zhuǎn)信號應(yīng)放在兩邊，雙向偏轉(zhuǎn)信號應(yīng)放在中間；頻率高和頻率低的信號可靠近，波形不一樣的可靠近；主要信號的幅值要大些，次要信號的幅值要小些；波形不一樣或頻率相差者，幅值都可以大，不怕重疊。64山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心65山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心（3）絕緣電阻的影響絕緣電阻應(yīng)很大，一般要求

28、達(dá)到50100兆歐。（4）導(dǎo)線電阻的影響（5）長導(dǎo)線間電容的影響避免導(dǎo)線間的相對移動；使用屏蔽線，屏蔽層接地。（6）應(yīng)變片粘貼方向不準(zhǔn)的影響貼片時應(yīng)盡量貼在主方向上，避免貼在與主方向相差45度的方向上。66山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 應(yīng)力狀態(tài)的測定常采用電阻應(yīng)變法。該方法是先用應(yīng)變片測出應(yīng)變，然應(yīng)力狀態(tài)的測定常采用電阻應(yīng)變法。該方法是先用應(yīng)變片測出應(yīng)變，然后用虎克定律求出其應(yīng)力。此方法僅適用于彈性平面問題，即測定零件后用虎克定律求出其應(yīng)力。此方法僅適用于彈性平面問題，即測定零件表面的彈性應(yīng)力和應(yīng)變。表面的彈性應(yīng)力和應(yīng)變。 應(yīng)變應(yīng)力測定的核心是應(yīng)變測量和應(yīng)力計算問題，即對每一測點進(jìn)行應(yīng)變應(yīng)力測

29、定的核心是應(yīng)變測量和應(yīng)力計算問題，即對每一測點進(jìn)行貼片測量和由測得的應(yīng)變數(shù)據(jù)計算應(yīng)力。貼片測量和由測得的應(yīng)變數(shù)據(jù)計算應(yīng)力。E67山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心)(1)(1)(1212max12222121EEE68山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心69山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心70山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心71山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心72山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心73山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心74山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心75山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心1354590041321)(32)(23321yx76山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心測點的選擇：測點的選擇：根據(jù)力學(xué)知識、構(gòu)件的邊界情況

30、等進(jìn)行分析。根據(jù)力學(xué)知識、構(gòu)件的邊界情況等進(jìn)行分析。需要考慮以下問題：需要考慮以下問題：1. 被測件最大應(yīng)力處的測點，是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的關(guān)鍵部位，應(yīng)特別加以重視。最大應(yīng)被測件最大應(yīng)力處的測點，是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的關(guān)鍵部位，應(yīng)特別加以重視。最大應(yīng)力點一般都產(chǎn)生在危險截面或應(yīng)力集中的地方。力點一般都產(chǎn)生在危險截面或應(yīng)力集中的地方。2. 如果最大應(yīng)力點難以確定，或者需要了解構(gòu)件應(yīng)力分布的全貌，一般都在所研如果最大應(yīng)力點難以確定，或者需要了解構(gòu)件應(yīng)力分布的全貌，一般都在所研究的線段上比較均勻地布置究的線段上比較均勻地布置5-7個測點。個測點。3. 對于構(gòu)件上開有孔、凹槽或截面急劇變化等一些產(chǎn)生應(yīng)力集中的區(qū)域，測點應(yīng)

31、對于構(gòu)件上開有孔、凹槽或截面急劇變化等一些產(chǎn)生應(yīng)力集中的區(qū)域，測點應(yīng)適當(dāng)?shù)募佣?，以了解其?yīng)力變化情況。適當(dāng)?shù)募佣?，以了解其?yīng)力變化情況。4. 為了減少測點數(shù)目，可以利用結(jié)構(gòu)與載荷的對稱性和結(jié)構(gòu)邊界的特殊情況。例為了減少測點數(shù)目，可以利用結(jié)構(gòu)與載荷的對稱性和結(jié)構(gòu)邊界的特殊情況。例如厚壁筒容器，由于結(jié)構(gòu)與載荷都是軸對稱，所以在一側(cè)布置測點就可以了。如厚壁筒容器，由于結(jié)構(gòu)與載荷都是軸對稱，所以在一側(cè)布置測點就可以了。5. 由于動態(tài)測試儀器線數(shù)有限、測試技術(shù)要求高和影響因素多，所以動態(tài)測試應(yīng)由于動態(tài)測試儀器線數(shù)有限、測試技術(shù)要求高和影響因素多，所以動態(tài)測試應(yīng)在靜態(tài)測試的基礎(chǔ)上進(jìn)行，測點數(shù)目要比靜態(tài)的少

32、。同時，動態(tài)測點一定要選在靜態(tài)測試的基礎(chǔ)上進(jìn)行，測點數(shù)目要比靜態(tài)的少。同時，動態(tài)測點一定要選在能反映構(gòu)件動態(tài)性質(zhì)的關(guān)鍵部位。在能反映構(gòu)件動態(tài)性質(zhì)的關(guān)鍵部位。77山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 測點選定后，即可根據(jù)測點的應(yīng)力狀態(tài)來考慮應(yīng)變片的布置。測點選定后，即可根據(jù)測點的應(yīng)力狀態(tài)來考慮應(yīng)變片的布置。當(dāng)測當(dāng)測點是線應(yīng)力狀態(tài)時，只要沿主應(yīng)力方向貼片。若測點是主應(yīng)力方向點是線應(yīng)力狀態(tài)時，只要沿主應(yīng)力方向貼片。若測點是主應(yīng)力方向已知的平面應(yīng)力狀態(tài)就沿兩個主應(yīng)力方向上分別貼片。當(dāng)測點的主已知的平面應(yīng)力狀態(tài)就沿兩個主應(yīng)力方向上分別貼片。當(dāng)測點的主應(yīng)力方向未知，則需貼上相應(yīng)的應(yīng)變花。應(yīng)力方向未知，則需貼上相應(yīng)

33、的應(yīng)變花。 測點應(yīng)力狀態(tài)的判定，可根據(jù)力學(xué)知識、構(gòu)件的邊界情況、形狀與測點應(yīng)力狀態(tài)的判定，可根據(jù)力學(xué)知識、構(gòu)件的邊界情況、形狀與載荷的村稱性等來分析。有時也可借助其它試驗方法，如脆漆法或載荷的村稱性等來分析。有時也可借助其它試驗方法，如脆漆法或密柵云紋法來判斷主應(yīng)力方向，這樣可以減少貼片。密柵云紋法來判斷主應(yīng)力方向，這樣可以減少貼片。 三角型應(yīng)變花的覆蓋面積比直角型的小，所以應(yīng)力梯度大的測點宜三角型應(yīng)變花的覆蓋面積比直角型的小，所以應(yīng)力梯度大的測點宜選用三角型的。若沒有應(yīng)力梯度限制，則選用直角型的為好，因它選用三角型的。若沒有應(yīng)力梯度限制，則選用直角型的為好，因它容易計算。容易計算。78山東大

34、學(xué)模具工程技術(shù)研究中心79山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心80山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心81山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心82山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 83山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 目前，常用的模擬材料有以下幾類：目前，常用的模擬材料有以下幾類： 軟金屬材料：軟金屬材料：例如鉛、鋁、銅和錫等，通常用鉛模擬鋼的熱變形例如鉛、鋁、銅和錫等，通常用鉛模擬鋼的熱變形(加熱到再結(jié)晶溫度以上的變形加熱到再結(jié)晶溫度以上的變形)、用鋁模擬鋼的冷變形。、用鋁模擬鋼的冷變形。 粘土類材料：粘土類材料：塑性泥是該類材料的代表，英國塑性泥是該類材料的代表，英國Harbutts plasticine Ltd.生產(chǎn)塑

35、件泥有黑、白、青、綠、灰等生產(chǎn)塑件泥有黑、白、青、綠、灰等10余種顏色余種顏色，其主要成分為粘土，其主要成分為粘土(CaCO3)，含量約占質(zhì)量大小的，含量約占質(zhì)量大小的50-60，其他的有礦物油粘合劑，氧化鐵、氧化硫、碳酸鎂等添加劑及少其他的有礦物油粘合劑，氧化鐵、氧化硫、碳酸鎂等添加劑及少量色素。量色素。 蠟：蠟：常用于塑性模擬的蠟是熔點為常用于塑性模擬的蠟是熔點為54的石蠟，其應(yīng)力應(yīng)變曲線的石蠟，其應(yīng)力應(yīng)變曲線受溫度和應(yīng)變速度的影響較大。當(dāng)溫度較高和應(yīng)變速率較小時，受溫度和應(yīng)變速度的影響較大。當(dāng)溫度較高和應(yīng)變速率較小時，塑性較好，反之則差。塑性較好，反之則差。84山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中

36、心 高分子材料：例如有機(jī)玻璃、聚碳酸酯等塑性塑料。用賽璐珞可模擬高分子材料：例如有機(jī)玻璃、聚碳酸酯等塑性塑料。用賽璐珞可模擬金屬的彈性、塑性和粘性，金屬的彈性、塑性和粘性，55.5的賽璐珞（的賽璐珞（celluloid，硝化纖維塑，硝化纖維塑料）與料）與450-860 軟鋼的無量綱應(yīng)力軟鋼的無量綱應(yīng)力-應(yīng)變曲線很一致。應(yīng)變曲線很一致。 同種實物材料：用和實物相同的材料做模擬試驗，自然而然能滿足一同種實物材料：用和實物相同的材料做模擬試驗，自然而然能滿足一些相似模擬限則的要求，因此對許多冷塑性成形工序的模擬，些相似模擬限則的要求，因此對許多冷塑性成形工序的模擬， 一般一般均采用同種材料做實驗，而

37、對于用同種材料模擬熱塑性成形工序，則均采用同種材料做實驗，而對于用同種材料模擬熱塑性成形工序，則由于需有高溫條件而相當(dāng)麻煩，所以此時往往采用以上某些非同種材由于需有高溫條件而相當(dāng)麻煩，所以此時往往采用以上某些非同種材料在常溫下進(jìn)行模擬。料在常溫下進(jìn)行模擬。 對上述五類模擬材料的選用，應(yīng)根據(jù)分析目的和具體實驗條件來確對上述五類模擬材料的選用，應(yīng)根據(jù)分析目的和具體實驗條件來確定。例如，模擬鋼的熱鍛時可選用鉛或塑泥在室溫下進(jìn)行；模擬金定。例如，模擬鋼的熱鍛時可選用鉛或塑泥在室溫下進(jìn)行；模擬金屬的塑性變形流動時，選用塑泥或蠟的混合物就更為方便。屬的塑性變形流動時，選用塑泥或蠟的混合物就更為方便。85山

38、東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心一、鉛一、鉛在軟金屬材料中，鉛是較好的模擬材料。常用的工業(yè)純鉛密度為在軟金屬材料中，鉛是較好的模擬材料。常用的工業(yè)純鉛密度為11.37g/cm3,在室溫下能再結(jié)晶，其應(yīng)力在室溫下能再結(jié)晶，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線和應(yīng)變速度應(yīng)變關(guān)系曲線和應(yīng)變速度-應(yīng)力關(guān)系曲線與熱態(tài)應(yīng)力關(guān)系曲線與熱態(tài)鍛造鋼的相應(yīng)曲線基本相似，硬化指數(shù)鍛造鋼的相應(yīng)曲線基本相似，硬化指數(shù)n、應(yīng)變速度敏感指數(shù)、應(yīng)變速度敏感指數(shù)m和無潤滑狀和無潤滑狀態(tài)的摩擦系數(shù)也與熱態(tài)鍛造鋼的相應(yīng)值基本一致態(tài)的摩擦系數(shù)也與熱態(tài)鍛造鋼的相應(yīng)值基本一致.用室溫下鉛的變形模擬熱態(tài)下鋼的塑性變形符合模擬準(zhǔn)則的要求，而且實驗用室溫下鉛的變形

39、模擬熱態(tài)下鋼的塑性變形符合模擬準(zhǔn)則的要求，而且實驗量測方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，易于保持變形后的形狀尺寸。量測方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，易于保持變形后的形狀尺寸。鉛對應(yīng)變速度的敏感性與熱態(tài)鋼相差稍大，不過若在純鉛中加入某些合金成鉛對應(yīng)變速度的敏感性與熱態(tài)鋼相差稍大，不過若在純鉛中加入某些合金成分進(jìn)行預(yù)鍛，則可改善其性能。分進(jìn)行預(yù)鍛，則可改善其性能。用鉛作模擬材料時，試件與實驗?zāi)５募庸ぽ^費(fèi)事，所需實驗設(shè)備的功率也較用鉛作模擬材料時，試件與實驗?zāi)５募庸ぽ^費(fèi)事，所需實驗設(shè)備的功率也較大，而且加熱至溶化溫度大，而且加熱至溶化溫度400-500 時呈蒸氣逸出，對人體有害，所以澆鑄時呈蒸氣逸出，對人體有害，所以澆鑄鉛

40、坯料時應(yīng)戴防護(hù)口罩。鉛坯料時應(yīng)戴防護(hù)口罩。86山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心鉛與熱態(tài)鋼的比較鉛與熱態(tài)鋼的比較工業(yè)純鉛在靜載時的變形硬化曲線工業(yè)純鉛在靜載時的變形硬化曲線87山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心二、塑性泥二、塑性泥塑性泥的密度約為塑性泥的密度約為1.8-1.9g/cm3，在，在24 左右常溫下的硬度左右常溫下的硬度HB為為15左右。隨溫度上升明顯變軟，其壓縮屈服應(yīng)力約為左右。隨溫度上升明顯變軟，其壓縮屈服應(yīng)力約為0.12MPa。塑性泥在常溫下的靜動態(tài)力學(xué)性能和鋼在高溫下塑性泥在常溫下的靜動態(tài)力學(xué)性能和鋼在高溫下(約約1000 下下)的力的力學(xué)性能十分相似，而且符合屈服準(zhǔn)則和體積不變條件等對

41、塑性變形學(xué)性能十分相似，而且符合屈服準(zhǔn)則和體積不變條件等對塑性變形模擬材料的基本要求、因此已被廣泛應(yīng)用于在室溫下模擬熱鋼的塑模擬材料的基本要求、因此已被廣泛應(yīng)用于在室溫下模擬熱鋼的塑性成形過程。性成形過程。塑性泥與熱態(tài)鋼的比較塑性泥與熱態(tài)鋼的比較88山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心白塑性泥應(yīng)力應(yīng)變曲線白塑性泥應(yīng)力應(yīng)變曲線89山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心流動應(yīng)力小，對試驗設(shè)備及模具的要求不高，甚至可使用木質(zhì)模具；流動應(yīng)力小，對試驗設(shè)備及模具的要求不高，甚至可使用木質(zhì)模具；試件可由手工成形，制作簡便，周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，可做成任意形狀；試件可由手工成形，制作簡便，周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，可做成任意形狀；試件易

42、于剖分可通過坐標(biāo)網(wǎng)格或不同顏色塑性泥觀察內(nèi)部變形流動，試件易于剖分可通過坐標(biāo)網(wǎng)格或不同顏色塑性泥觀察內(nèi)部變形流動，甚至可嵌入一些特殊測試裝置，如直徑為甚至可嵌入一些特殊測試裝置，如直徑為6mm、厚為、厚為0.6mm的超微應(yīng)的超微應(yīng)力傳感器，直接測其內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變；力傳感器，直接測其內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變；材料利用率高，可反復(fù)使用，而且可根據(jù)模擬的金屬種類不同，調(diào)節(jié)塑材料利用率高，可反復(fù)使用，而且可根據(jù)模擬的金屬種類不同，調(diào)節(jié)塑性泥的成分，改變其性泥的成分，改變其、n和和m。例如，多加些礦物油可使。例如，多加些礦物油可使s s下降，多下降，多加些加些CaCO3，可使，可使s增大、硬度升高。另外，也可

43、通過改變溫度調(diào)節(jié)增大、硬度升高。另外，也可通過改變溫度調(diào)節(jié)塑泥的性能；塑泥的性能；塑性泥適合使用塑性泥適合使用x射線照相術(shù)，可用來研究大鍛件的內(nèi)部缺陷：射線照相術(shù)，可用來研究大鍛件的內(nèi)部缺陷：90山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心91山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心三、石蠟三、石蠟92山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心93山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心四、高分子材料四、高分子材料1 1有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃( (PolyMethylPolyMethyl MethAcrylateMethAcrylate, PMMA, PMMA） PMMA的透光度類似于無機(jī)玻璃而且在塑料中具有最高的透明性，故稱的透光度類似于無機(jī)玻璃而且

44、在塑料中具有最高的透明性，故稱有機(jī)玻璃，其性能如下：密度有機(jī)玻璃，其性能如下：密度1.38-1.2g/cm3，布氏硬度，布氏硬度20-40，抗張強(qiáng)度，抗張強(qiáng)度70MPa，伸長率，伸長率3-7，折射率，折射率1.49-1.51，透光率，透光率92-94；易燃火焰；易燃火焰呈黃色呈黃色,上端藍(lán)色，離火后繼續(xù)燃燒，發(fā)出強(qiáng)烈的腐爛的果臭和蔬菜臭。上端藍(lán)色，離火后繼續(xù)燃燒，發(fā)出強(qiáng)烈的腐爛的果臭和蔬菜臭。不溶于醇和潤滑油。不溶于醇和潤滑油。 市場上買來的有機(jī)玻璃板料已有塑性變形，需在市場上買來的有機(jī)玻璃板料已有塑性變形，需在135 下保溫做穩(wěn)定性處下保溫做穩(wěn)定性處理。理。 2 2聚碳酸酯聚碳酸酯( (Po

45、lyCarbonatePolyCarbonate, PC), PC) PC PC具有優(yōu)良的力學(xué)性能，耐熱、耐寒、電性能好，并具有自熄性和透明具有優(yōu)良的力學(xué)性能，耐熱、耐寒、電性能好，并具有自熄性和透明性等特征，是一種無色或略帶褐色的透明材料。性等特征，是一種無色或略帶褐色的透明材料。 PCPC的性能的性能: :密度密度1.28g/cm31.28g/cm3，折射率，折射率1.5851.585，抗張強(qiáng)度，抗張強(qiáng)度55-66MPa, 55-66MPa, 伸長率伸長率8080-100-100，硬度，硬度M70-R118M70-R118吸水性強(qiáng)。在室溫相對濕度為吸水性強(qiáng)。在室溫相對濕度為6060時，時，

46、1616天后吸天后吸水率為水率為0.180.18，浸人水中的吸水率為，浸人水中的吸水率為0.360.36；受強(qiáng)堿、弱堿浸蝕，也受強(qiáng)；受強(qiáng)堿、弱堿浸蝕，也受強(qiáng)酸浸蝕，但對弱酸不作用。酸浸蝕，但對弱酸不作用。94山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 (1)形狀記憶性形狀記憶性：PMMAPMMA和和PCPC光塑性材料在塑性變形后經(jīng)高溫退火光塑性材料在塑性變形后經(jīng)高溫退火( (即在約即在約100-120 100-120 下保溫一段時間下保溫一段時間) )可恢復(fù)到原坯料形狀尺寸的性能，稱為形可恢復(fù)到原坯料形狀尺寸的性能，稱為形狀記憶性。利用這種性能可研究變形體內(nèi)的應(yīng)變場。狀記憶性。利用這種性能可研究變形體內(nèi)的應(yīng)

47、變場。 (2) 應(yīng)力應(yīng)變凍結(jié)性應(yīng)力應(yīng)變凍結(jié)性：用用PMMAPMMA和和PCPC等光彈性材料制成模型，在室溫下加載等光彈性材料制成模型，在室溫下加載，則模型具有暫時雙折射效應(yīng)，在光彈性儀上可見到應(yīng)力條紋圖形。如，則模型具有暫時雙折射效應(yīng)，在光彈性儀上可見到應(yīng)力條紋圖形。如卸去載荷，則應(yīng)力條紋圖形隨即消失。但是，若將受力模型卸去載荷，則應(yīng)力條紋圖形隨即消失。但是，若將受力模型( (受力狀態(tài)受力狀態(tài)下的模型下的模型) )的溫度升高到材料的凍結(jié)溫度的溫度升高到材料的凍結(jié)溫度( (通常為通常為110-120 )110-120 )，恒溫一，恒溫一定時間定時間( (視模型大小而定視模型大小而定) )，然后再

48、緩慢降至室溫，則卸載后模型承載時，然后再緩慢降至室溫，則卸載后模型承載時所產(chǎn)生的雙折射現(xiàn)象就永久地被保存下來，這種性能，稱為應(yīng)力所產(chǎn)生的雙折射現(xiàn)象就永久地被保存下來，這種性能，稱為應(yīng)力( (或應(yīng)或應(yīng)變變) )凍結(jié)性能。凍結(jié)曲線如圖：凍結(jié)性能。凍結(jié)曲線如圖：凍結(jié)凍結(jié)曲線曲線95山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心有機(jī)玻璃減速小齒輪有機(jī)玻璃減速小齒輪(奇數(shù)齒奇數(shù)齒)鍛件的恢復(fù)實驗鍛件的恢復(fù)實驗 a-鍛件圖；鍛件圖；b-鍛件剖面上的網(wǎng)格；鍛件剖面上的網(wǎng)格；c-恢復(fù)后的網(wǎng)格恢復(fù)后的網(wǎng)格 96山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 肋肋-腹板型模鍛件記憶材料法實驗示意圖腹板型模鍛件記憶材料法實驗示意圖97山東大學(xué)模具工程

49、技術(shù)研究中心 二、測定塑性變形體的應(yīng)變分布二、測定塑性變形體的應(yīng)變分布 1塑性變形恢復(fù)實驗塑性變形恢復(fù)實驗 (1)去除棒料的殘余應(yīng)力：將直徑去除棒料的殘余應(yīng)力：將直徑50mm x 50mm的國產(chǎn)有機(jī)玻璃柱體置于的國產(chǎn)有機(jī)玻璃柱體置于箱室電阻爐箱室電阻爐(烘干爐烘干爐)內(nèi)，按每厚內(nèi)，按每厚1cm保溫保溫Ih進(jìn)行穩(wěn)定性加熱處理，然后隨進(jìn)行穩(wěn)定性加熱處理，然后隨爐冷卻；爐冷卻； (2)加工試樣：在機(jī)床上將冷卻后的直徑加工試樣：在機(jī)床上將冷卻后的直徑50mm x 50mm柱體加工至要求的柱體加工至要求的試樣尺寸直徑試樣尺寸直徑48mm x 48mm； (3)加熱至熱塑性變形溫度：將加工好的試樣連同上、

50、下墊板置于電阻爐加熱至熱塑性變形溫度：將加工好的試樣連同上、下墊板置于電阻爐(烘干爐烘干爐)內(nèi)加熱至內(nèi)加熱至125，保溫，保溫3h，以保證熱透；，以保證熱透； (4)鐓粗：將熱試樣置于上、下墊板之間，在預(yù)調(diào)好的壓力機(jī)上快速壓縮至鐓粗：將熱試樣置于上、下墊板之間，在預(yù)調(diào)好的壓力機(jī)上快速壓縮至一半高度后在保壓狀態(tài)下冷卻至室溫；一半高度后在保壓狀態(tài)下冷卻至室溫；98山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心(5)在剖分面上畫坐標(biāo)在剖分面上畫坐標(biāo)網(wǎng)格：鋸開變形冷卻后的試樣，在剖分面上畫上網(wǎng)格：鋸開變形冷卻后的試樣，在剖分面上畫上3mmX3mm的坐標(biāo)網(wǎng)格；的坐標(biāo)網(wǎng)格；(6)恢復(fù)至原始尺寸：將畫有網(wǎng)格的變形試樣重新放回

51、箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行恢恢復(fù)至原始尺寸：將畫有網(wǎng)格的變形試樣重新放回箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)處理，即慢速加熱至恢復(fù)溫度復(fù)處理，即慢速加熱至恢復(fù)溫度125 左右，保溫左右，保溫3h，隨爐冷卻至室溫，隨爐冷卻至室溫。恢復(fù)后的試樣及其上的坐標(biāo)網(wǎng)格變化。恢復(fù)后的試樣及其上的坐標(biāo)網(wǎng)格變化如下圖，外廓完全恢復(fù)到變形以前如下圖，外廓完全恢復(fù)到變形以前的尺寸。的尺寸。99山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心2實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理 為獲得圓柱體鐓粗的應(yīng)變值，利用四節(jié)點平面等參元理論及塑為獲得圓柱體鐓粗的應(yīng)變值，利用四節(jié)點平面等參元理論及塑性歐拉大變形公式，對恢復(fù)前后的網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求各處性歐拉大變形公式，對恢復(fù)前后的網(wǎng)格

52、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求各處網(wǎng)格的應(yīng)變分量及等效應(yīng)變。網(wǎng)格的應(yīng)變分量及等效應(yīng)變。100山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心3試驗結(jié)果分析試驗結(jié)果分析根據(jù)等效應(yīng)變等值線，整個子午面大致可以分為三種區(qū)域：根據(jù)等效應(yīng)變等值線，整個子午面大致可以分為三種區(qū)域：A區(qū)：區(qū)：與工具接觸附近區(qū)域及側(cè)面區(qū)域，應(yīng)變值在與工具接觸附近區(qū)域及側(cè)面區(qū)域，應(yīng)變值在0.30.3左右。左右。B區(qū)：區(qū)：一部分是邊緣區(qū)域，應(yīng)變?yōu)橐徊糠质沁吘墔^(qū)域，應(yīng)變?yōu)?.21.2左右。另一部分是中心區(qū)域，應(yīng)變值也左右。另一部分是中心區(qū)域，應(yīng)變值也在在1.21.2左右。左右。C區(qū)：區(qū)：A A區(qū)和區(qū)和B B區(qū)的中間部分，應(yīng)變值在區(qū)的中間部分，應(yīng)變值在0.5-0.8

53、0.5-0.8之間。之間。 以上結(jié)果與多層鉛試件鐓粗結(jié)果基本接近，說明有機(jī)玻璃的塑性和記憶性以上結(jié)果與多層鉛試件鐓粗結(jié)果基本接近，說明有機(jī)玻璃的塑性和記憶性都十分優(yōu)良，可用來模擬金屬塑性變形的應(yīng)變分布，但在模擬大變形和復(fù)都十分優(yōu)良，可用來模擬金屬塑性變形的應(yīng)變分布，但在模擬大變形和復(fù)雜變形時，應(yīng)采用分步變形的方法進(jìn)行應(yīng)變計算雜變形時，應(yīng)采用分步變形的方法進(jìn)行應(yīng)變計算101山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心 是研究金屬塑性變形分布應(yīng)用最廣泛的一種方法，其實質(zhì)是，把模型是研究金屬塑性變形分布應(yīng)用最廣泛的一種方法，其實質(zhì)是，把模型毛坯制成對分試樣，變形前在試樣的一個毛坯制成對分試樣，變形前在試樣的一個剖分

54、面上刻上坐標(biāo)網(wǎng)剖分面上刻上坐標(biāo)網(wǎng)。變形變形后根據(jù)網(wǎng)格變化計算相應(yīng)的應(yīng)變也可內(nèi)此推算出應(yīng)力分布后根據(jù)網(wǎng)格變化計算相應(yīng)的應(yīng)變也可內(nèi)此推算出應(yīng)力分布。坐標(biāo)網(wǎng)。坐標(biāo)網(wǎng)可劃成正方形或圓形，其尺寸根據(jù)坯料尺寸及變形程度確定，一股在可劃成正方形或圓形，其尺寸根據(jù)坯料尺寸及變形程度確定，一股在2-10mm之間。當(dāng)網(wǎng)格很小時，可認(rèn)為網(wǎng)格就代表某質(zhì)點的周邊。之間。當(dāng)網(wǎng)格很小時，可認(rèn)為網(wǎng)格就代表某質(zhì)點的周邊。坐標(biāo)網(wǎng)格法坐標(biāo)網(wǎng)格法(Coordinae Grid Method)102山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心一、坐標(biāo)網(wǎng)格網(wǎng)線的制備一、坐標(biāo)網(wǎng)格網(wǎng)線的制備 在試樣剖面或表面制備坐標(biāo)網(wǎng)格，可采用直接刻劃法、感光在試樣剖面或

55、表面制備坐標(biāo)網(wǎng)格，可采用直接刻劃法、感光印刷法和印刷法和貼片法等。感光印刷法中最簡單的是將試樣表面拋光、洗凈貼片法等。感光印刷法中最簡單的是將試樣表面拋光、洗凈，涂，涂上感上感光膠。光膠。 覆上正確的坐標(biāo)網(wǎng)底片覆上正確的坐標(biāo)網(wǎng)底片(母版母版)，經(jīng)過感光，經(jīng)過感光沖洗后，即可得到精細(xì)的坐沖洗后，即可得到精細(xì)的坐標(biāo)網(wǎng)。貼片法是先用母版把網(wǎng)格復(fù)制至一種涂有可剝離感光乳劑薄膜標(biāo)網(wǎng)。貼片法是先用母版把網(wǎng)格復(fù)制至一種涂有可剝離感光乳劑薄膜的塑料片基上，然后將感光好的乳劑的塑料片基上，然后將感光好的乳劑層粘貼到試樣層粘貼到試樣表面表面 待貼牢后剝?nèi)ニ芰掀?，使帶有網(wǎng)格的乳劑薄膜留在試樣上。待貼牢后剝?nèi)ニ芰掀?/p>

56、基，使帶有網(wǎng)格的乳劑薄膜留在試樣上。103山東大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心二、剖分試樣的粘接二、剖分試樣的粘接 對于鉛試樣，可根據(jù)一次變形量大小選擇粘接的方法。小變形量用伍對于鉛試樣，可根據(jù)一次變形量大小選擇粘接的方法。小變形量用伍德合金德合金(鉛鉛25, 鉛鉛50，鎘，鎘12.5，錫，錫12.5)粘接。粘接。 大變形量可采用含鉍大變形量可采用含鉍42.5、鉛、鉛36.25、鎘、鎘21.25、錫、錫10的合金的合金作為粘接劑，能保證試樣一次壓縮度超過作為粘接劑，能保證試樣一次壓縮度超過50粘接面仍不開裂，其方粘接面仍不開裂，其方法如下：將試樣置于高溫水中，粘接面略露出水面，均勻涂上合金后法如下：將試樣置于高溫水中，粘接面略露出水面，均勻涂上合金后取出，迅速粘合?？刂普辰訙囟群秃辖鸪矶仁钦辰映晒Φ年P(guān)鍵，理想取出，迅速粘合?？刂普辰訙囟群秃辖鸪矶仁钦辰映晒Φ年P(guān)鍵，理想的粘接溫度約為合金熔點以上的粘接溫度約為合金熔點以上5-10，如上述粘接劑的熔點為，如上述粘接劑的熔點為80-85，則粘接溫度應(yīng)為，則粘接溫度應(yīng)為90-95；此外，粘接劑還應(yīng)保證變形后試樣能打開；此外，粘接劑還應(yīng)保證變形后試樣能打開