純彎曲正應(yīng)力電測實驗(教學(xué)版精簡版)

1、純彎曲正應(yīng)力電測實驗1一、實驗?zāi)康奈濉嶒灁?shù)據(jù)分析二、實驗設(shè)備四、實驗方法三、實驗原理六、特別提示八、應(yīng)給老師檢查的實驗數(shù)據(jù)格式七、注意事項目 錄2一、實驗?zāi)康?、測定矩形截面梁純彎曲時橫截面上的正應(yīng)力， 并與理論值進(jìn)行比較。 1、掌握電測法的原理和基本測試技術(shù)2、了解電測法所使用的設(shè)備P2 返回3二、實驗設(shè)備 應(yīng)變片 BZ6104多功能信號采集分析儀 多用應(yīng)力實驗工作臺應(yīng)變片P3 返回4三、實驗原理 根據(jù)虎克定律，當(dāng)受力作用的構(gòu)件材料的彈性模量E為已知，若能使用某種方法測得應(yīng)變值時，則相應(yīng)地就能求得正應(yīng)力的值，近代測量應(yīng)變一般采用電測法。電測法P45 將機械量(位移或者應(yīng)變)的變化，轉(zhuǎn)換成電

2、量(電阻、電感或電容等)的變化；然后，把測得的電量的改變量，再反轉(zhuǎn)換為所欲測定的機械量。這種方法，常稱為非電量的電測法。機械量機械量電量特點： 由于電測法具有測試精度高，傳感元件小，適應(yīng)性強(可作場測、遙測、動測)等許多優(yōu)點，故在現(xiàn)場實測和實驗室研究中，得到了廣泛的應(yīng)用。電測法P5 61、應(yīng)變片 應(yīng)用電測法(電阻應(yīng)變法)測量構(gòu)件受力后產(chǎn)生的應(yīng)變，需要采用一種將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的轉(zhuǎn)換器電阻片(稱電阻應(yīng)變計) 應(yīng)變片實物圖引出線電阻絲(絲柵)基底電阻應(yīng)變片種類：絲式(繞線式)、箔式、半導(dǎo)體式lFFl+DlRR+RP6 71.1 基本參數(shù)： 標(biāo)距l(xiāng) 寬度a靈敏系數(shù)k 電阻值R0由物理實驗知：1.2

3、 電測應(yīng)力基本原理：所以有公式：即應(yīng)變片貼于式樣上應(yīng)變片提示：將應(yīng)變（機械量）轉(zhuǎn)化為電阻（電量）的變化， 它們之間成正比關(guān)系（完成電測法的第一步）P7 8即 可以看出：1、應(yīng)變與電阻增量成正比2、應(yīng)變一定時，靈敏系數(shù)越大，電阻增量越大3、應(yīng)變一定時，原電阻越大，電阻增量越大應(yīng)變片P892、電阻應(yīng)變儀提示：將電阻的變化（電量）轉(zhuǎn)化為電壓的變化，最后 再轉(zhuǎn)化為應(yīng)變的變化（機械量），完成電測法的 第二步。 靜態(tài)電阻應(yīng)變（5通道） 動態(tài)電阻應(yīng)變（2通道） 電荷、電壓信號（2通道）BZ6104多用數(shù)據(jù)采集分析儀能夠測量：電阻應(yīng)變儀的核心是惠斯登電橋P10 102.1 應(yīng)變儀工作原理：惠斯登電橋當(dāng)電橋平衡

4、時，于是由上式得電橋平衡的條件為：由于所以：惠登斯電橋R3DBCAR4UACUBDR(溫度 補償片）R1(工作片）I1流過AB、BC橋電流I2流過AD、DC橋電流電阻 應(yīng)變儀P11 11變?yōu)椋?由于增量電阻 非常小，所以 的高次項可以忽略，化簡后得： 若電橋的四個橋臂為粘貼在構(gòu)件上的電阻應(yīng)變片，在構(gòu)件受力前R1=R2=R3=R4=R0，電橋保持平衡(即 )，在構(gòu)件受力后，各電阻應(yīng)變片產(chǎn)生的電阻值在原來基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個增量 ，新電阻為 ， 則電橋輸出端電壓由原式：電阻 應(yīng)變儀P1 212又可以寫為：電阻 應(yīng)變儀P13 132.2 接線方法：1/4橋、半橋法和全橋 RR3電橋接線法R1BDCAUAC

5、UBCR4以惠斯登電橋中工作片的個數(shù)來定義電橋的類型橋：1個工作片，其余為溫度補償片或固定電阻（R=120歐）半橋：2個工作片，其余為固定電阻全橋：4個工作片P14 14RR3 橋接線法R1BDCAUACUBCR4R1：工作片R2、R3、R4：固定電阻（120歐）無補償片型R1：工作片R2：溫度補償片R3、R4：固定電阻（120歐）有補償片型 橋接線法P1515 橋接線法R1：工作片R2：溫度補償片R3、R4：固定電阻 當(dāng)有多個通道的1/4橋時，可以共用溫度補償片R2UACAADBBDCCR1R3UBDUBDR3R4R4橋每通道獨立補償R1DUACABCR2R3UBDR41#2#3#4#5#橋

6、各通道公共補償P16 16半橋與全橋接線法R1、R2：工作片R3、R4：固定電阻（120歐）RR3半橋接線法R1BDCAUACUBCR4半橋接線法R1、R2、R3、R4：工作片RR3全橋接線法R1BDCAUACUBCR4全橋接線法P17 17 本實驗采用1/4橋法，由于R3、R4為儀器內(nèi)部電阻（120歐），所以應(yīng)變：即：R(溫度補償片）1/4橋接線法R1(工作片）R3（電阻）BDCAUACUBCR4（電阻）P18 18 現(xiàn)把R1貼到矩形梁上，把R2貼到和矩形梁同種材料的自由構(gòu)件上R2貼于自由構(gòu)件R1貼于梁上BADCER1R2R3R4工作片溫度補償片固定電阻2.3 溫度補償電阻 應(yīng)變儀P19 1

7、9載荷引起的應(yīng)變溫度引起的應(yīng)變由于： R1和R2處在相同的溫度環(huán)境 R2沒有承受載荷結(jié)論：電阻 應(yīng)變儀P20 20結(jié)論：1） 貼在矩形梁上的應(yīng)變片由于載荷所引起的 應(yīng)變 和 成正比 2） 對 進(jìn)行標(biāo)定，就可以直接讀出應(yīng)變的 大小 3） R2只是用來抵消由于溫度變化時R1所產(chǎn)生的應(yīng) 變的，因此，R2又稱為溫度補償片電阻 應(yīng)變儀P21 213.1 結(jié)構(gòu)示意圖及理論值計算hbFF/2F/2aa+-FQF/2F/2MFa/2+mmmm截面：純彎曲zy3、實驗原理P22 222布片示意圖及試驗值溫度補償片DF3等量逐級加載法：1122344553P23返回232.設(shè)置儀器參數(shù)（按“設(shè)置/退出”按鈕） S

8、1：05 S2：05 S3：2.20（1/4橋靈敏度） S6：1 S9：1（存儲儀器參數(shù)）四、實驗方法學(xué)習(xí)BZ6104多功能信號采集分析儀的使用方法 （靜態(tài)應(yīng)變儀部分）4加載，每次加10公斤砝碼（最大的一個砝碼），讀 取5個通道數(shù)據(jù)，總共加到40公斤P243.按“平衡”按鈕，對5個通道進(jìn)行初始回零返回24五、實驗數(shù)據(jù)分析矩形梁受力情況及應(yīng)變片分布(-)(+)Qa=200a=200b=100P/2P/2P/2P/2附梁主梁M(+)M=a高度（h）：25mm寬度（b）：15mmP25 12.5mm8mm12.5mm8mm4#2#1#3#5#工作應(yīng)變片位置25 由于工作片的位置和惠登斯電橋的號數(shù)沒有

9、任何聯(lián)系，所以惠登斯電橋號數(shù)并不是工作片的號數(shù)。 根據(jù)工作片所處于矩形梁的不同位置，有如下結(jié)論： 中性層上的應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)榱?；中性?以上為壓應(yīng)力（應(yīng)變?yōu)樨?fù)值）；中性 層以下為拉應(yīng)力（應(yīng)變?yōu)檎担?對于相同的載荷，由于分布對稱，所 以1#應(yīng)變?yōu)?；2#、3#應(yīng)變絕對值相等； 4#、5#應(yīng)變絕對值相等（且為最大） 所以，根據(jù)所測應(yīng)變數(shù)據(jù)的特征(大小和正負(fù)符號）就可 以區(qū)分出矩形梁上應(yīng)變片的不同位置。實驗數(shù)據(jù)分析P26 12.5mm8mm12.5mm8mm4#2#1#3#5#應(yīng)變片位置返回26 實驗所測的應(yīng)變沒有單位，但數(shù)量級為微應(yīng) 變（ ） 實驗報告16頁表格數(shù)據(jù) 材料：50#鋼 彈性模量：190-210GPa 寬度（b）：15mm 高度（h）：25mm 六、特別提示P27 返回27七、注意事項 砝碼應(yīng)該插到拉桿正中，并且輕放砝碼，避免沖擊， （砝碼搖晃會造成數(shù)字