動態(tài)應變的測量

1、動態(tài)應變的測量第1頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一產(chǎn)生動態(tài)應變的原因產(chǎn)生動態(tài)應變的原因可以是載荷隨時間的變動，也可以因構件的運動。 第2頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一動態(tài)應變按時間變化的性質(zhì)可分為確定性和非確定性。 應變隨時間變化的規(guī)律能夠用數(shù)學關系式描述的稱確定性。 確定性的動態(tài)應變，又分周期性和非周期性動態(tài)應變。非確定性動態(tài)應變也稱隨機性應變。 第3頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一周期性動態(tài)應變 一個復雜周期性應變可用富里葉級數(shù)表示：一個復雜周期性應變可看成由一個靜態(tài)分量 和無限個諧波的余弦分量組成。 第4頁，共22

2、頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一常應變基頻波各諧波頻率之間存在最小公倍數(shù)第5頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一瞬變性應變(沖擊) StraintStraint由于機械碰撞或爆炸壓力在構件上產(chǎn)生的應變屬瞬態(tài)應變，它是由于載荷的瞬時突變所產(chǎn)生的。瞬態(tài)應變是不能用離散譜表示的，這種瞬態(tài)應變只能用富里葉積分表示，因此其頻譜圖不能用離散譜表示，而是連續(xù)譜，它的諧波頻率是連續(xù)變化的，而且其高頻分量所占的比重可以相當大，因而，在測試分析中要給以足夠重視。第6頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一研究方法確定性應變選擇相應頻率響應的測試系統(tǒng)，真實記錄應變變

3、化歷程，進行頻譜分析，確定各諧波的頻率與幅值隨機性應變選擇頻率響應范圍足夠?qū)挼臏y量記錄系統(tǒng)，進行必要的大量重復實驗，利用概率統(tǒng)計的方法來解決構件的強度問題。第7頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一 應變片的動態(tài)響應在靜態(tài)測量時,通常認為應變片對結構的響應是立即的.用電阻應變計測量動態(tài)應變時，要考慮構件表面瞬時應變與應變計同一瞬時測得的應變間的響應關系。第8頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一原因結構的應變是通過應變片的基底和膠層傳給應變片的敏感柵的. 一般雖然在構件應變波傳遞到敏感柵的過程中會受到粘結劑層對應變波中高次諧波的衰減作用，但因基底很薄，粘結劑

4、層很薄(小于0.2mm)，敏感柵對應變的響應時間很短(約0.1us,通常應力波的傳播速度為2000m/s)，因此,認為是實時響應。但是應變片的敏感柵有一定長度,因此只需考慮構件應變沿應變計柵長方向傳播時應變計的動態(tài)響應 第9頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一設頻率為f的正弦應變以速度V在構件中沿應變片柵長方向傳播，在某時刻應變沿構件表面的分布如圖所示。用弧度代替長度x：=2x/ 為應變波長，V/f， 令應變片柵長L相當弧度角2 ，有：22L/速度v柵長方向 X ()正弦應變波頻率f某一時刻t的應變分布應變0tt(中點)2 (L)2()第10頁，共22頁，2022年，5月2

5、0日，15點8分，星期一設定時間t ，應變波沿構件表面的分布為：()=0sin應變片中點的應變?yōu)椋簍=0sint第11頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一應變片測得的應變是柵長2范圍內(nèi)的平均應變 a ，等于橫坐標從（t-）到（t+）之間應變波曲線之下的面積除以應變片柵長2 ：平均應變與應變片中點應變的相對誤差為：e=(t-a)/ t=1-sin/=2/6例如 L=5mm V =5000m/s (Steel ) f=55000Hze=0.5%選擇應變片標距 L 的公式即為 第12頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一動態(tài)應變測量系統(tǒng)動應變測量需解決的問題波形

6、分析、頻率和應變大小的測定第13頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一0-10KHZ磁帶記錄儀0-5KHZ光線示波器頻譜分析儀動態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)0-80HZ筆錄式記錄器儲存示波器動態(tài)測量的儀器系統(tǒng) 靜動態(tài)應變儀 0-200HZ動態(tài)應變儀0-10KHZ超動態(tài)應變儀200KHZ濾波器應變片只需要測量動態(tài)應變在某一頻帶中的諧波分量時,選用相應頻帶的帶通濾波器只需要測量低于某一頻率的諧波分量時,選用相應截至頻率的低通濾波器第14頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一 動態(tài)測量的標定標定的方法可分為：靜態(tài)標定和動態(tài)標定1.靜態(tài)標定1）電標定:由標定裝置（電路）產(chǎn)生標

7、準電信號來模擬標準應變信號，然后傳輸給記錄設備。a）采用在測量電橋橋臂上并聯(lián)標準電阻。注意這種標定方法只能用于采用120的應變計。b）采用在測量電路之外設置標定電路，并在橋臂上并聯(lián)標準電阻的方法?？稍跍y量時隨時標定。2）機械標定 :由外部的機械裝置直接產(chǎn)生定值標準應變信號，并用記錄設備進行記錄。這種方法精度高，但設備和操作都較復雜，且不能隨時標定。2.動態(tài)標定測量頻率較高時，最好采用動標定。由外部設備的某點產(chǎn)生于被測信號頻率接近的已知標準信號。第15頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一動態(tài)應變測量中的干擾與防干擾措施干擾的分類及特點1、電磁干擾工頻干擾； 無線電干擾2、靜電

8、干擾3、地電壓、地電流的干擾4、測量儀器之間的干擾抑制干擾的措施第16頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一與靜態(tài)相比,動態(tài)測量的特點基本原理相同粘貼技術/溫度補償/防潮處理/對導線的處理和接橋方法相同構造與記錄不同:動態(tài)應變儀是多通道,每一通道獨立. 動態(tài)測量儀器的選用,應根據(jù)被測信號的類型/特點/測量要求除爆炸/高速沖擊外,對于10KHZ以下的動應變,可以采用動態(tài)電阻應變儀需要標定第17頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一動態(tài)應變波形圖與分析第18頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一動態(tài)應變測量的結果是記錄應變波，圖上有應變幅值和時

9、間的比例標記，波形圖上幅高h對應的應變值，H取記錄前后標定的平均值，對于正、負幅標不等的情況，則對正應變?nèi)≌鶚耍搼內(nèi)∝摲鶚恕?正標定負標定第19頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一1.零線的修正在記錄時間較長時，零線有漂移時，需要修正。2. 應變測量值的修正若標定采用電標定方法時，它一般是以K=2為準的。與靜態(tài)修正一樣，實=2/K實讀對于用外部設備機械標定的，則不需要再修正。第20頁，共22頁，2022年，5月20日，15點8分，星期一動態(tài)應變的數(shù)據(jù)分析1周期應變信號根據(jù)波形圖除前述確定幅值，和頻率f1外，還需計算其頻譜2，瞬變性應變信號瞬變性應變信號屬于非周期性應變信號，其時間歷程不能展開成上述傅里葉級數(shù)形式，但是可以把它看成周期T趨近于無窮大時的周期信號，并且由此可得到傅里葉積分的形式.關于動態(tài)信號的分析，在振動測試