等強梁應變片實驗

南昌大學實驗報告學生姓名：李森學號：5801410059專業(yè)班級：過控卓越10實驗類型：□驗證□綜合□設計□創(chuàng)新實驗日期：20130505實驗成績：一、應力測量實驗壓力容器的種類很多，按類型主要可分為厚壁和薄壁容器。按照工藝要求設計制造的壓力容器，其筒壁或封頭上安裝或焊有各種接管，支卒，人孔、吊環(huán)等等。這些零件的存在，使的某些部位的應力分布變的相當復雜。為了確保結構的安全運行，就必須對這些部位進行必要的應力分析。除了一些簡單的結構可以進行理論分析之外，目前用于對壓力容器進行應力分析主要手段有：實驗應力分析方法及有限元方法。因為有限元法只能對形狀和受力比較簡單的零件進行分析，所以在壓力容器的應力分析與強度設計中，實驗應力分析占有重要的地位。實驗1電阻應變電粘貼一、實驗目的1、了解電阻應變片的粘貼工藝進行粘貼，粘合劑為502膠。2、制定布片方案。在等強梁上及補償塊上進行粘貼。（要求共貼六片由圖A—1所示）3、焊接導線，應變片編號，導線固定，并進行質量檢查。二.實驗儀器等強梁、丙酮、脫脂棉、502膠、紅外燈或電吹風、石蠟或石蠟松香、萬用電表三、實驗原理電阻應變法測量應力的基本原理是:將電阻應變片固定在被測構件上,當構件變形時,應變儀可以將應變的電阻值發(fā)生相應的變化.通過電阻應變儀,可以將應變片中的阻值變化測量出來度以正比于應變值的模擬電信號輸出,最后就可以用記錄儀記錄.四、實驗內容與步驟1、在等強梁及補償塊上的貼片處進行清洗和打磨。去除油漆、油垢及銹層。用0#沙紙打磨試件表面。打磨方向與應變片軸線成45°交叉紋路。打磨面積約為應變片的3～5倍。溶劑用乙醇或丙酮。2、在試件表面劃出定向標志以便于粘貼。3、對已劃線表面進行最后清洗。用脫脂棉球沾上丙酮或乙醇擦拭試件表面，更換棉球直至擦后棉球無墨跡為止。經最后清洗的表面勿用手接觸。4、對應變片先進行外觀檢查，然后用QJ—23型直流電阻電橋對應變片進行阻值檢查，至少保證≤±０.5Ω。5、將選好的應變片用502膠貼在試件上。先在應變片及試件貼片處薄薄地涂上一層膠，對準中心線把片貼在試件上，用一塑料薄膜墊在應變片上面，用手指滾壓，將多余的粘合劑和氣泡擠出。6、用紅外燈或電吹風進行干燥，但溫度不宜太高（〈６０℃）。 7、如果干燥后對應變片進行質量檢查。檢查應變片是否貼牢，有無氣泡，位置是否正確，有無短路或斷路，并檢查電阻片與試件之間的絕緣電阻，絕緣電阻一般應大于20兆歐。8、檢查合格后用膠布把應變片固定，編號、焊接導線，要求整齊、美觀。9、若測量間隔時間長，需作防潮處理。用石蠟或石臘松香、凡士林配制防潮蓋層材料，涂在應變片之上以期防潮，涂復溫度為60℃為宜，且構件亦應適當用紅外線燈或電吹風加溫。五、實驗報告要求1、簡述貼片、接線，檢查等主要步驟。答：eq\o\ac(○,1)用脫脂棉蘸丙酮清洗等強梁上的污垢。eq\o\ac(○,2)用鉛筆在等強梁上合適的位置劃線，方便應變片粘貼定位。eq\o\ac(○,3)用丙酮清洗試件表面，知道脫脂棉上無墨跡為止。eq\o\ac(○,4)貼片：在試件和應變片表面涂502膠，用鑷子小心定位，將塑料膜墊在應變片上用拇指滾壓，趕出應變片下的氣泡和多余的膠。eq\o\ac(○,5)用紅外燈進行烘干。eq\o\ac(○,6)檢查應變片是否符合要求，有沒有短路斷路。eq\o\ac(○,7)用膠布固定應變片，焊接導線。2、畫布片和編號圖。思考:膠布在本實驗中除了固定應變片外，還有其它什么作用？答：膠布還有絕緣和防潮的作用。為什么要使用萬用電表測量絕緣電阻？答：防止應變片和等強梁試件之間短接而影響測量。電阻應變法測量應力是基于什么原理的?答：基于電阻應變原理測量的。電阻應變原理：導體、半導體材料在外力作用下發(fā)生機械形變，導致其電阻值發(fā)生變化的物理現(xiàn)象稱為電阻應變效應。實驗心得：做了實驗才知道，平時感覺很簡單的事情，想要做好還真不容易。上課時總感覺這些儀器實驗很好做，根本用不了多長時間，可是做了才知道，光貼應變片就很麻煩而且要很仔細才能做好。稍微不注意就會有錯誤，有幾個同學把應變片貼反了，還有的沒烘干，造成實驗失敗。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，以后還是要多動手，讓自己的動手能力提升起來。實驗2電阻應變片的接橋一、實驗目的1、掌握在靜載荷下使用靜態(tài)電阻應變儀的測量方法。2、學會電阻應變片半橋，全橋接法。二、實驗儀器、設備1、TJ—1型等強度梁2、電阻應變片，在梁上下表面粘貼四枚，在補償塊上粘貼二枚，（已有實驗一完成，如圖A—2示）3、YJ—25型靜態(tài)電阻應變儀及P20R—25型電阻預調平衡箱或YJ28A——P10R型靜態(tài)電阻應變儀或YJB—1A型靜態(tài)電阻應變儀三、實驗原理電阻應變儀電橋輸出U與各橋臂應變片的指示應變有下列關系：U=-\#"4"(ε1—ε2+ε3—ε4)其中、ε1、ε2、ε3、ε4分別為各橋臂應變片的指示應變，K為應變片靈敏系數(shù)，E為橋壓。對于半橋接法：如應變片R1（正面，受拉應變ε1）與溫度補償R5接成半橋，另半橋為應變儀內部固定橋臂電阻，則輸出只有應變ε1；如梁上表面應變片R1與梁下表面應變片R2（反面，受壓應變ε2）接成半橋，則輸出為ε1—ε2=2ε1。對于全橋接法：如應變片R1和R3（正面、受拉）與R2和R4（反面、受壓）接成全橋，則輸出為ε1—ε2+ε3—ε4=ε1。四、實驗步驟分別按圖A—3各種接法接線橋路，先在初載荷下將應變儀調零，然后每次緩慢增加05公斤載荷4kg后再卸載，反復幾次后進行整理，計算出0.5公斤載荷所產生的平均應變。圖A-3應變片和接橋方法五、實驗報告要求：按步驟完成實驗，并整理各種接法的數(shù)據(jù)。（見下表）討論應變片各種接橋方法，比較優(yōu)缺點。接法載荷ｋｇ（ａ）全橋（ｂ）半橋（ｃ）接Ｒ３和Ｒ５（ｄ）三橋0.0-728-715-405-406-452-448-471-4720.5-570-571-333-333-416-413-363-3641.0-427-428-261-261-380-377-254-2561.5-283-284-189-189-345-341-147-1482.0-141140-117-117-309-305-40-412.511-46-46-269-27066653.01431432424-234-2351721723.52852849595-199-2002792784.0424424166166-165-165384384平均應變142.13124.6971.1971.1936.4335.38106.56106.75六、思考:如果靜態(tài)電阻應變儀的指數(shù)不停往一個方向跳動，是什么原因？答：是因為應變片沒烘干，測試過程中通電不停的加熱烘干導致應變儀指數(shù)朝一個方向跳動。為什么在測量過程中要逐步的加載和卸載？答：減小、消除試件和應變片的滯后。應變片的半橋接法與全橋接法相比，有什么優(yōu)缺點?優(yōu)點:貼片簡單，接線簡單方便。優(yōu)點:貼片簡單，接線簡單方便。缺點：靈敏度不高，誤差較大。優(yōu)點：靈敏度高，減小或消除誤差。缺點：貼片復雜，線路較多，接線困難。半橋全橋實驗心得:在上一個實驗的基礎上，這個實驗好做多了，可是還是沒那么順手。焊接線的時候焊的很難看，調試電阻應變儀的時候調了好久才發(fā)現(xiàn)儀器是壞的，經過重重困難最后終于線路連接完成，還是很有成就感的，因為發(fā)現(xiàn)自己的應變片工作狀態(tài)良好，讀數(shù)很穩(wěn)定，也比較精確。辛苦之余換來了成功，感覺還是挺好的。實驗3電阻應變片靈敏系數(shù)的測定一、實驗目的1、了解電阻應變片相對電阻變化率與應變之間的關系。2、掌握電阻應變片靈敏系數(shù)的測定方法。二、實驗儀器1、TJ—1型等強度梁2、電阻應變片3、YJ—25型靜態(tài)電阻應變儀及P20R—25型電阻預調平衡箱或YJ28A——P10R型靜態(tài)電阻應變儀或YJB—1A型靜態(tài)電阻應變儀三、實驗原理電阻應變片粘貼在試件上受應變Σ時，電阻產生的相對變化與ΔR/R之間有下列關系：ΔR/R=Kε因此，在測得ε值和ΔR/R后，可求得K值，即應變片靈敏系數(shù)。1、ε值的測量方法根據(jù)材料力學公式：ε實=ε==式中：M—彎矩kgcmW—等強度梁抗彎截面橫量m3E—等強度梁材料彈性橫量kg/cm2而對于矩形截面W=1/6bh2式中：h—等強度梁的厚度cmb—等強度梁的寬度cm。2、ΔR/R的測量方法測量ΔR/R值的方法有多種，但較為方便的方法如下：由電阻應變儀測出指示應變ε儀和應變儀設定靈敏系數(shù)值K儀（通常設K儀=2），用下式計算而得。ΔR/R=K儀ε儀=K實ε實則有K實=K儀ε儀/ε實四、實驗步驟1、將粘貼好的應變片1枚與1枚補償片接成半橋聯(lián)入靜態(tài)電阻應變儀。2、對梁多次加卸載后將靜態(tài)電阻應變儀調好平衡，此時K儀應確定，通常K儀=2。3、每次0.5Kg緩慢加載至4.0Kg載荷，記錄讀數(shù)并初步整理好。4、整理儀器或繼續(xù)下一個實驗。五、實驗報告要求：1、按一般格式書寫。2、整理測試數(shù)據(jù)，計算結果及標準偏差并討論之。答：以b組實驗數(shù)據(jù)為例進行分析計算：b=36.92mmh=3.60mml=242.0mmW=1/6bh2=16*3.692*M=F*l=m*l=0.5*24.2=12.1kgcmε實=ε===12.1/（0.08*2.1）=72.02K實=K儀ε儀/ε實=2*71.19/72.02=1.98δ=K思考