五邑大學測試技術(shù)課程實驗報告

1、測試技術(shù)實驗指導老師：樊可清課程實驗一：自行車沖撞受力分析1、實驗?zāi)康臏y試一輛自行車，遭遇正面沖撞車架 1 分析三個梁的變形方式，即，彎曲的 方向；2 分析三個梁所受沖擊作用的方式，彎曲變形及拉(壓)變形的比例；。 將測試過程、測試數(shù)據(jù)處理結(jié)果與理論分析的結(jié)論進行對比，加深同學們對實際 結(jié)構(gòu)受力作用及其實驗分析方法的理解。通過實驗，使同學們更加直觀地理解和 思考機械設(shè)計中實際載荷與強度設(shè)計之間關(guān)系、直觀地看到理論與實際之間密不 可分的關(guān)系。2、實驗內(nèi)容.實驗對象是一輛通用自行車，在其主梁等關(guān)鍵部位粘貼應(yīng)變片，然后， 用足夠長的導線接好應(yīng)變采集系統(tǒng)，準備測試正面沖撞過程關(guān)鍵部位的受力大 小。.運

2、用學過的力學知識分析測試結(jié)果，說明自行車沖撞情況下的受力性質(zhì)。3、任務(wù)流程.準備一輛自行車，分析自行車受到正面沖撞時車架上受力最大的部位， 即，危險部位的位置以及危險應(yīng)力的作用方向。畫簡圖進行分析，并寫出分析依 據(jù)和給論。.制定并撰寫實驗方案，內(nèi)容包括：.測試系統(tǒng)組成與設(shè)計：包括測試哪些物理量、采用什么方法、達到什 么目的。例如：應(yīng)變片粘貼部位和接線方法、測量沖撞力大小的傳感 器及其固定方法。以及，所需儀器及連接方法，用簡圖示意和文字說 明的方法，逐條詳細描述清楚；.實驗過程設(shè)計：即，如何加載、如何記錄，如有必要也用簡圖加文字 說明的方法描述；.列出所需器材清單、時間計劃清單、實施操作流程清單

3、；.將以上內(nèi)容整理成實驗任務(wù)書，提交指導教師審核。審核后若需修改, 則修改后繼續(xù)提交，直至任務(wù)書獲得批準。(3).組織實施實驗.根據(jù)任務(wù)書中設(shè)計的測試系統(tǒng)方案，完成傳感器安裝、粘貼、接線等 工作，等待指導教師檢查認可后，進行加電、調(diào)零等工作；根據(jù)任務(wù)書中設(shè)計或規(guī)劃的實驗流程進行實驗，并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)， 完成實驗。4、數(shù)據(jù)分析與整理用適當軟件(Matlab)回放、顯示數(shù)據(jù)波形，分析并從中讀出所需的特征點 數(shù)值，例如最大值等；.統(tǒng)計處理，針對同一工況下的多次實驗所得到的數(shù)據(jù)，計算平均值、最大值、均方差等?；蛘?，進行歸一化并計算協(xié)方差以分析相關(guān)性等；.整理分析結(jié)果，根據(jù)擬利用數(shù)據(jù)說明的問題的性質(zhì)，選

4、擇適當?shù)臄?shù)據(jù)表 示方法，例如：整理數(shù)據(jù)表格、曲線圖表等等，以備撰寫報告之用。5、撰寫實驗報告(1).說明實驗?zāi)康?；測試一輛自行車，遭遇正面沖撞車架主梁等關(guān)鍵部位的受力大小以及不同部 位沖擊力之間的相互關(guān)系。將測試過程、測試數(shù)據(jù)處理結(jié)果與理論分析的結(jié)論進 行對比，加深同學們對實際結(jié)構(gòu)受力作用及其實驗分析方法的理解。通過實驗， 使同學們更加直觀地理解和思考機械設(shè)計中實際載荷與強度設(shè)計之間關(guān)系、直觀 地看到理論與實際之間密不可分的關(guān)系。(2).實驗前的分析結(jié)果和依據(jù)；.實驗測試系統(tǒng)的構(gòu)造、原理及實驗方法；測試系統(tǒng)的構(gòu)成:傳感器單車應(yīng)變片導線電阻橋盒 f應(yīng)變儀器f A/D轉(zhuǎn)換器f計算機。原理：粘貼在自

5、行車三條梁上的應(yīng)變片，自行車撞擊將產(chǎn)生變形，應(yīng)變片也 將隨之發(fā)生形變，應(yīng)變片和力傳感器將待測的非電量轉(zhuǎn)換為電量，調(diào)理電路將電 量轉(zhuǎn)換為電壓，電壓信號放大為較強電壓信號，進行A/D轉(zhuǎn)換后輸入電腦保存。d、應(yīng)變片的粘貼步驟以及電橋的選擇設(shè)計布片方案?？筛鶕?jù)測試對象及測試目的設(shè)計布片方案。選片。首先檢查應(yīng)變片的外觀，剔除敏感柵有形狀缺陷或片內(nèi)有氣泡、霉斑、銹點 的應(yīng)變片，再用萬用表測量應(yīng)變電阻片的電阻值，并與電橋進行阻值選配。打磨。對布片位置的構(gòu)件表面測量待測點打磨，打磨后表面應(yīng)平整光滑，無銹點。畫線。在被測點處用鋼針精確地畫好十字交叉線，以便定位。清洗。用浸有丙酮的藥棉清洗預(yù)測部位表面，清洗油垢灰

6、層，保持清潔干凈。粘貼。將選好的應(yīng)變片背面均勻地涂上一層膠黏劑，膠層厚度要適中，然后將應(yīng)變 片的十字線對準構(gòu)件待測部位的十字交叉線，輕輕地校正方向，然后蓋上一張玻璃 紙，用手指朝一個方向滾壓應(yīng)變片，擠出氣泡和過量的膠黏劑，保證膠層盡可能薄 而均勻。固化。貼片后最后自然干燥24h，必要時可以加熱烘干。檢查。包括外面檢查和應(yīng)變片參數(shù)及絕緣電阻的測量。固定導線。將應(yīng)變片的兩根導線引出線接在接線端子上，再將導線由接線端子引出。對貼片構(gòu)件進行測試。 應(yīng)變測量的基本工作方式：半橋電路。 如下圖所示。 TOC o 1-5 h z （RR ）v = v - v = V 1 4L R I R + R R + R

7、 丿1234RRR（1+a）+aR+R（1+a）2R+a2 R（1+a）+aR+R（1+a）2R+a2 +（2 + a ）AR1RR（1+a）-aR+R（1+a）2Rt2+a2 +（2 + a ）1 aV =14AR1R1在半橋電路中，電橋輸出：V1+V2由上式可得，若電橋輸出電壓v為正數(shù)，則可判斷出該橫梁處于受拉伸的狀態(tài)；若電橋輸 出電壓v為負數(shù)，則可判斷出該橫梁處于受壓縮的狀態(tài)。已設(shè)定供橋電壓V為恒壓源，且因應(yīng)變片相同，所以比例系數(shù)K也一樣，我們想要求出 的應(yīng)變量之比就是電橋輸出電壓v之比。.數(shù)據(jù)處理靜止的原始數(shù)據(jù)呻#*柵糊懵 賺I糟詢* 耦|申*nk涮瞬I解解II曲枷鋼必I即腳糊I腳鵬艸

8、桝涮M00511.522.533.644.554x1O-2 | | | | | | | | |00.511.500.511.522.533.544.554 x10i第二次實驗的原始數(shù)據(jù) mas (yylOj , 1)ans 二0. 08211. 80192.1 1630.2020 max fyyED, , 1)ans =0.08282.31572.71580.2651第一次和第二次實驗的最小值 min(yylD, , 1)ans =-0.4899-0.3611-0.4326-0.1253 mintyySOj Jj 1)ans 二-0.7431-0.2364-0.2822-0.1604第一次和第

9、二次實驗的平均值 mean(yylO)ans 二-0.0036-0.0193-0.0148-0.0238 mean(3?y20)ans =-0.0013-0.00590.0105-0.0131 st d(yylOj 0, 1)ans 二0.03630.15720.18330.0304 st d(3T720j D, 1)ans =0.03160.20430.23880.0351附“ TE 八 4Jr數(shù)據(jù)分析橫梁 1 的應(yīng)變片是接通道 1的下梁 2 就接通道 2的后梁 3 是接通道 3的1；從實驗數(shù)據(jù)能看到每個通道的最大值都是正的，每個通道的最小值都是負 的這樣只能判斷應(yīng)變片的獨自拉伸和壓縮狀態(tài)

10、，不能判斷整一條梁的壓縮和拉 伸狀態(tài)，和彎曲方向；2；在均方值里可以看出梁的變化波動；3；在平均值那里可以看到正負數(shù)據(jù)的存在，就是vl和v2相減的平均值當為 正數(shù)的時候上應(yīng)變片是拉伸 下應(yīng)變片是壓縮 所以正一根梁是向下壓縮；當平均 值為負的時候上應(yīng)變片是壓縮，下應(yīng)變片是拉伸，則整一根梁是向上彎曲； 所以從上面的數(shù)據(jù)可以看出1橫梁是向上彎曲的2 下梁是向下彎曲的3后梁是向里彎曲的4分析三個梁所受沖擊作用的方式，彎曲變形及拉（壓）變形的比例；A 作用方式橫梁受壓縮，下梁受拉伸，后梁受壓縮。B 拉（壓）變形比例就是最大值跟最小值絕對值之比1 橫梁的為第一次為 2.9， 第二次為 4.82 下梁的為第

11、一次為 9.7 ， 第二次為 9.63 后梁的為第一次為 1.6 ， 第二次為 1.6所以兩次實驗后梁的變化最小 下梁比橫梁大 但是按理論推導應(yīng)該是橫梁比下 梁大所以我們進行了討論本組試驗得出的結(jié)果是下梁的受力大于橫梁和后梁。其原因有:1、測量誤差引起的，即測量時下梁處的應(yīng)變片有動態(tài)變化。2、下梁的應(yīng)變片貼片時沒有保證應(yīng)變片與梁體完全接觸。這樣產(chǎn)生的應(yīng)變量會 非常大。3、外界環(huán)境引起的測量誤差。4、應(yīng)變片的貼片位置處于應(yīng)力變化敏感處，而其他應(yīng)變片的位置不是應(yīng)力變化 敏感區(qū)。因為當單車受到撞擊時，從前叉接觸橫梁開始，作用力是遞減的。經(jīng)過組員討論，認為原因 4 的可能性是最大的。主梁受力形式測試示

12、意圖試驗總結(jié)W本次試驗是測試技術(shù)試驗，涉及到測試方法的分類和選擇，傳感二力傳感器 器的選擇、標定、安裝及信號獲取，信號調(diào)理、變換、信號分析和特征識別、診斷等，涉及到測試系統(tǒng)靜動態(tài)性能、測試動力學方面的考 慮和自動化程度的提高，涉及到計算機技術(shù)基礎(chǔ)和基于LabVIEW的虛 擬測試技術(shù)的運用等。在做測試技術(shù)的實驗前, 就是進行實驗前的準備階段。首先我對 每個組員進行了分工，但是動手時又發(fā)現(xiàn)完全不一樣。因為不是每個 人安排好的工作就能完成。還有就是每個人的動手能力完全不一樣， 在試驗過程中也是不斷的磨合。試驗剛開始我們以為不會很難做,因 為雖然老師在課上有講那些知識點,比如應(yīng)變片的貼法，貼片時的注

13、意事項等等?？墒蔷褪且坏╅_始貼片竟然不知道從何開始！比如貼片 前要對貼片處進行打磨，要測量應(yīng)變片的電阻值大小。真是驗證了那 句話“理論和實踐有事確實不一樣”。在做實驗前,一定要將課本上的知識吃透 ,因為這是做實驗的基 礎(chǔ),否則,在聽師兄講解時就會完全聽不懂,這將使你在做實驗時的難 度加大，浪費做實驗的寶貴時間,特別是這種有著應(yīng)變片的實驗，你要 清楚電橋的各種接法, 如果你不清楚, 在做實驗時才去摸索, 這將使你 極大地浪費時間, 使你事倍功半。因此就有這種情況發(fā)生，有的組做 試驗花費 7-8 個小時，而有的組就用了 2-3 個小時。本實驗中電橋的 選用和接法是核心，必須要在試驗之前弄清楚。實驗

14、時, 一定要親力親為, 務(wù)必要將每個步驟 , 每個細節(jié)弄清楚, 弄明白。試驗過程中會遇到各種各樣的問題，比如最普遍的錯接線問 題，很容易就會發(fā)生。遇到這種情況就需要冷靜下來細細的理順接線 的思路，然后找出錯誤進行改正，防止再發(fā)生類似錯誤發(fā)生。還有就 是會遇到接觸不良的情況，因為每個人的接線方式不一樣，同時又有 線頭靈敏度的問題，最終就會導致接觸不良，計算機不能捕捉到實驗 信號。我們的解決方法就是拆除問題線路，換不同的組員重新接線， 然后再進行調(diào)試。接線數(shù)量很多，試驗過程中各種線路繁雜，需要專 人進行整理。試驗完成后,我感覺問題更多，必須要進行總結(jié)和思考。很多組做 完實驗后就直接走人，剩下實驗室里一大堆的亂糟糟的線路被扔在地 板上。這樣,實驗室在那幾天顯得十分的凌亂。