測(cè)試技術(shù)三級(jí)項(xiàng)目(共13頁(yè))

1、測(cè)試(csh)技術(shù)三級(jí)項(xiàng)目項(xiàng)目名稱(chēng)：懸臂梁在動(dòng)態(tài)力作用(zuyng)下梁身應(yīng)變測(cè)試姓 名： 莫琛、周均博、潘一鑫 指導(dǎo)(zhdo)教師： 董榮梅 日 期： 2014/4/3 摘要(zhiyo)動(dòng)態(tài)應(yīng)變與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量基本原理相同，但由于動(dòng)態(tài)應(yīng)變隨時(shí)間(shjin)而發(fā)生變化，因此必須采用記錄器，同時(shí)對(duì)應(yīng)變儀有不同要求，對(duì)記錄下的應(yīng)變過(guò)程，要用適當(dāng)方法進(jìn)行處理。其中加載裝置為一受動(dòng)載荷激振的等強(qiáng)度梁，在梁的中部有偏心質(zhì)量作用的可調(diào)整轉(zhuǎn)速的小型馬達(dá)(md)，上于偏心力作用，在梁的垂直方向上，受到一個(gè)按正弦規(guī)律變化的動(dòng)載荷。此時(shí)梁上應(yīng)變變化亦按正弦規(guī)律發(fā)生變化，其頻率與馬達(dá)轉(zhuǎn)速相同，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速接近梁的

2、固有頻率時(shí)，可得較大的振幅與應(yīng)變。關(guān)鍵字：動(dòng)態(tài)應(yīng)變、垂直方向、固有頻率前言(qin yn)研究強(qiáng)度問(wèn)題可以有兩種途徑，即理論分析和實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析。實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析是用實(shí)驗(yàn)方法(fngf)來(lái)分析和確定受力構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的一門(mén)科學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析可以檢驗(yàn)和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，并且可以達(dá)到減少材料消耗、降低生產(chǎn)成本和節(jié)約能源的要求。實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的方法很多，有電測(cè)法、光測(cè)法、機(jī)械測(cè)量方法等。本實(shí)驗(yàn)主要是利用電測(cè)法。電測(cè)法有電阻、電容、電感測(cè)試等多種方法，其中以電阻應(yīng)變測(cè)量方法應(yīng)用較為普遍。電阻應(yīng)變測(cè)量方法是用電阻應(yīng)變片測(cè)定構(gòu)件表面的應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)。

3、工程中常用此方法來(lái)測(cè)量模型或?qū)嵨锉砻娌煌c(diǎn)的應(yīng)力，它具有較高的靈敏度和精度。由于輸出的是電信號(hào)，易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)字化和自動(dòng)化，并可進(jìn)行遙測(cè)。電阻應(yīng)變測(cè)量可以在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、強(qiáng)磁場(chǎng)、液下等特殊條件下進(jìn)行，此外還可以對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量。由于電阻應(yīng)變片具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，且電阻應(yīng)變測(cè)試方法具有實(shí)時(shí)性、現(xiàn)場(chǎng)性，因此它已成為實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析中應(yīng)用最廣的一種方法。它的主要缺點(diǎn)就是，一個(gè)電阻應(yīng)變片只能測(cè)量構(gòu)件表面一個(gè)點(diǎn)在某一個(gè)方向的應(yīng)變，不能進(jìn)行全域性的測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)為懸臂梁的應(yīng)變測(cè)量，所謂的懸臂梁，即一端固定(gdng)，另一端可以動(dòng)的彈性元件。應(yīng)變是描述一點(diǎn)處變形程度的力學(xué)量，它是由載荷

4、、溫度、濕度等因素引起的物體局部的相對(duì)變形，主要有線(xiàn)應(yīng)變和切應(yīng)變兩類(lèi)。電阻應(yīng)變片是一種將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感元件。 本實(shí)驗(yàn)使用的方法(fngf)為電測(cè)法，通過(guò)改變(gibin)電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速改變懸臂梁所受的力，使之發(fā)生不同的形變，用電阻應(yīng)變片作為傳感器，將微小的形變這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量電阻的變化來(lái)測(cè)量懸臂梁的主應(yīng)變。本實(shí)驗(yàn)要求掌握懸臂梁在不同動(dòng)態(tài)力狀態(tài)下，應(yīng)變測(cè)量的方法。在梁的一端固定一電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下對(duì)梁造成動(dòng)態(tài)力，從而使梁產(chǎn)生應(yīng)變。掌握DH-5922動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試測(cè)試方法，利用動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)程序在計(jì)算機(jī)上觀察采集的信號(hào)。觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)態(tài)應(yīng)變片全橋路的應(yīng)力信

5、號(hào)。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)具體所要測(cè)試機(jī)械裝備的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，了解要測(cè)試的對(duì)象，最終確定測(cè)試實(shí)驗(yàn)方案以及選擇要采用的儀器。通過(guò)此過(guò)程了解動(dòng)態(tài)信號(hào)的采集及數(shù)據(jù)分析處理過(guò)程，熟悉從傳感器到計(jì)算機(jī)之間各儀器的連接，測(cè)試軟件的使用和機(jī)械信號(hào)測(cè)試方法。研究(ynji)報(bào)告本次實(shí)驗(yàn)主要目的(md)在于了解(lioji)測(cè)量動(dòng)應(yīng)變的測(cè)量方法。結(jié)構(gòu)在承受動(dòng)載作用或強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)上各點(diǎn)的應(yīng)變隨時(shí)間改變而變化，這種應(yīng)變成為動(dòng)應(yīng)變。例如：汽車(chē)在行駛中，機(jī)床在加工時(shí)，其上面的許多構(gòu)件及部件都承受著動(dòng)載荷的作用，它們所產(chǎn)生的應(yīng)變是動(dòng)應(yīng)變。在電阻應(yīng)變測(cè)量中，動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量不同。靜態(tài)應(yīng)變不隨時(shí)間變化，可以直接讀取或

6、將數(shù)據(jù)打印出來(lái)。而動(dòng)態(tài)應(yīng)變隨時(shí)間改變而發(fā)生變化，必須通過(guò)記錄儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄或存儲(chǔ)，然后進(jìn)行信號(hào)處理。動(dòng)態(tài)應(yīng)變不但要測(cè)量其應(yīng)變幅值，還要測(cè)量其隨時(shí)間的變化規(guī)律，或者測(cè)量其變化頻率。不失真地記錄動(dòng)態(tài)應(yīng)變是保證測(cè)量精度的基礎(chǔ)。在電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)中，動(dòng)態(tài)應(yīng)變與靜態(tài)應(yīng)變的測(cè)量基本相同，只是測(cè)量系統(tǒng)有差異。由于被測(cè)應(yīng)變的頻率不同，各種動(dòng)態(tài)應(yīng)變記錄儀器的頻率適用范圍都有限制，因此應(yīng)根據(jù)動(dòng)應(yīng)變頻率范圍選擇合適的儀器，除此之外還需考慮儀器之間的阻抗匹配以及數(shù)據(jù)處理方式。本次實(shí)驗(yàn)裝置是由加載裝置、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)三部分組成。在懸臂振動(dòng)梁上安裝一個(gè)帶有偏心(pinxn)質(zhì)量塊的可調(diào)速小馬達(dá)，如欲測(cè)量其某

7、截面在振動(dòng)過(guò)程中的應(yīng)變，可根據(jù)需要在梁截面的上下表面沿軸線(xiàn)分別貼上應(yīng)變計(jì)，當(dāng)啟動(dòng)馬達(dá)時(shí)，由于偏心質(zhì)量塊的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作用，使簡(jiǎn)支梁發(fā)生振動(dòng)，在梁的垂直方向上產(chǎn)生了一個(gè)按正弦規(guī)律變化的周期性動(dòng)載荷。逐漸提高馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速接近梁的固有頻率時(shí)，梁產(chǎn)生共振，此時(shí)梁及梁上測(cè)點(diǎn)將產(chǎn)生較大的振幅和動(dòng)應(yīng)變。將機(jī)械應(yīng)變信號(hào)通過(guò)電橋盒輸入動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理。在開(kāi)始測(cè)量前，首先進(jìn)行標(biāo)定，它由動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀（或動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)）給出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變0，在分析（或記錄(jl)系統(tǒng)）系統(tǒng)顯示屏上得到標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變的幅高H1、H2。在測(cè)量后，應(yīng)再次標(biāo)定，這樣在動(dòng)應(yīng)變(yngbin)曲線(xiàn)

8、后，又可得一標(biāo)定值H3、H4。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變曲線(xiàn)分析時(shí)，就以此為標(biāo)準(zhǔn)尺度來(lái)確定被測(cè)動(dòng)態(tài)應(yīng)變之振幅（動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)可直接在曲線(xiàn)上直接讀出瞬時(shí)應(yīng)變值。）。其最大最小動(dòng)態(tài)應(yīng)變dmax、dmin計(jì)算公式為：K儀/2K片下面(xi mian)簡(jiǎn)單介紹一下電阻(dinz)應(yīng)變片和電壓(diny)全橋的工作原理：1、電阻應(yīng)變片工作原理實(shí)驗(yàn)表明，絕大數(shù)金屬絲受到拉伸（或縮短）時(shí)，電阻值會(huì)增大(zn d)（或減?。?，這種現(xiàn)象叫電阻應(yīng)變效應(yīng)。由物理學(xué)可知，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，截面積為A和電阻率為的均勻(jnyn)金屬絲，其電阻值R由下式給出： （1）當(dāng)金屬絲受到軸向拉伸（或壓縮(y su)）時(shí)，其電阻值R的變化為 （2）

9、其中：K 為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，為被測(cè)量材料的應(yīng)變 2電壓全橋工作原理在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)試件產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)變時(shí)，在所須測(cè)量點(diǎn)貼上應(yīng)變片，正反兩面兩片，接成全橋電路，這樣，應(yīng)變的大小就會(huì)體現(xiàn)在應(yīng)變片的電阻改變量上，后者又體現(xiàn)在全橋電路的輸出電壓上，于是，測(cè)量電橋的輸出電壓經(jīng)過(guò)換算就可以得到應(yīng)變的大小。全橋接線(xiàn)圖全橋法測(cè)的梁身動(dòng)應(yīng)變與動(dòng)態(tài)力（轉(zhuǎn)速）實(shí)驗(yàn)(shyn)結(jié)果如下：轉(zhuǎn)速最大應(yīng)變最小應(yīng)變39612.134-9.51958527.538-28.55668750.354-49.337726138.274-135.803由上表可以看出梁身的最大應(yīng)變和最小應(yīng)變?cè)跀?shù)值(shz)上基本相等，隨著動(dòng)態(tài)力的增加其應(yīng)

10、變值也在增加。結(jié)論(jiln)本項(xiàng)目主要是掌握在不同的動(dòng)態(tài)力狀態(tài)下，應(yīng)變測(cè)量的方法，所做的工作主要有全橋的連接，對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的測(cè)試(csh)，以及通過(guò)計(jì)算機(jī)和DASP軟件(run jin)對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試號(hào)的測(cè)試輸出等來(lái)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)在項(xiàng)目的過(guò)程中我們也深有感觸，現(xiàn)總結(jié)如下：通過(guò)本次三級(jí)項(xiàng)目，我們組的成員都掌握了一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)操作能力，都有相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)收獲。在實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備階段，我們小組成員總是聚到一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)討論，研究過(guò)各種各樣的方案設(shè)計(jì)，并都加緊了書(shū)本知識(shí)的溫習(xí)，大家一起相互交流學(xué)習(xí)，除了扎實(shí)了老師在課堂上給我們介紹的理論知識(shí)，更是增進(jìn)了我們同學(xué)之間的友誼，在這種濃烈的學(xué)習(xí)氛圍之

11、中大家的學(xué)習(xí)熱情都十分高漲。在前幾次的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們小組的成員就已經(jīng)提前開(kāi)始關(guān)注各種實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)都會(huì)投入一定的思考，尤其是我們組進(jìn)行的應(yīng)變片的實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)，我們除了對(duì)電橋的工作原理及橋臂連接方式進(jìn)行了較為深入的研究，在課堂上也是特別關(guān)注這方面的理論知識(shí)，我們組員之間都相互督促，將這方面的理論知識(shí)掌握得十分牢固，對(duì)于應(yīng)變片的工作原理也是十分熟悉，因?yàn)槲覀冎?，只有完全的?zhǔn)備才能讓我們?cè)陧?xiàng)目中做得更好。在項(xiàng)目過(guò)程中，我們首先要感謝的實(shí)驗(yàn)老師給我們提供的種種幫助，在實(shí)驗(yàn)原理講解方面老師十分盡職盡責(zé)的為我們講解了電橋的連接方式，并啟發(fā)我們?cè)撊绾芜B接橋臂，如何才能抵消某個(gè)方向上的力的影

12、響，如何才能單一準(zhǔn)確的測(cè)量出水平或者豎直方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)力(dngl)所引起的應(yīng)變大小。除此之外，出于對(duì)學(xué)生負(fù)責(zé)的角度，老師還為我們講解了實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的各種儀器的原理、靈敏度、安全須知等等。在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的幫助與提示下，我們最終選定了我們自己的實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們小組成員分工明確，不斷相互溝通，配合默契，每個(gè)人都時(shí)刻牢記自己的職責(zé)，快速高效的完成了實(shí)驗(yàn)，獲得了相對(duì)準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)，可以說(shuō)這是一次比較成功的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的后期處理中，我們小組的成員對(duì)于數(shù)據(jù)處理的理解繼大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)之后達(dá)到了人生中的最高峰，不再是為了算出結(jié)果而算結(jié)果，而是明確了自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约皵?shù)據(jù)處理的針對(duì)性，相比我們以前所做的實(shí)驗(yàn)及項(xiàng)目(xingm)有了很大的提高與進(jìn)步，更加端正了我們的實(shí)驗(yàn)及項(xiàng)目態(tài)度，讓我們每個(gè)人都有了不可估量的收獲。最后，還是要感謝董榮梅董老師，為我們孜孜不倦的講解書(shū)本知識(shí)，并親自參加觀摩我們班的實(shí)驗(yàn)課程，工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，平時(shí)待人和善、平易近人，給了全班同學(xué)很大的信心和鼓勵(lì)。總的來(lái)說(shuō)，我們小組的每個(gè)成員都在這次的三級(jí)項(xiàng)目中收獲了很多東西，學(xué)習(xí)到了很多重要的理論