實驗應力分析第二篇電阻應變測量技術-閱讀頁

　　

【正文】 ?????????? ? TKRR TT應構 ???自補償法的目的： ? ? 00 ??? 應構 ??? KT應構 ， ??? T—— 均為材料常數 所以自補償法一定要對應不同的材料專用。 總電阻的變化為： ? ? TKTRRRRRR TTTT??????????? ???????? ???????? ? 應構 ??? 021 —— 安裝在構件上的應變片，其應變為 。 1R T?? ?1tRT?tRR、1二、橋路補償法： 167。 半橋： 需 2個應變片， 2個標準電阻， 接應變片， 接標準電阻。 不等臂橋： 不等臂橋路也滿足平衡條件，對臂的乘積相等。 方案一： 上、下表面各貼兩個應變片，電橋接法 全橋。 缺點： 用應變片多。 CD、 AD 兩個橋臂接標準電阻。 方案三： 上或下表面貼一個應變片，電橋接法 單臂橋。 3R1R14321 ?????? ?????儀 儀?? ?1—— 軸向應變 043211 ????? ??????? TT例 2： 如圖所示，求偏心拉伸在拉力作用下的應變。 電橋接法 不等臂橋。 1R 11 RR ??2R 22 RR ??TTTAB RRRRRRRRRRRRRRRRRRR ?????? ???????? ?????????? ???????????? ????????????? ? 21212121212TBC RRRR ?????? ???????? ? 0??????? ???????? ? DACD RRRR?????? ?????? ??????????????????????????????????????????RRRRERRRRRRRREUDACDBCAB212144101 ?KRR ??? 202 ?KRR ??? ? ? ?2424214 21021021 ???? ???????? ???????? ?????? ????? EKKERRRREUPMPMPEKU ???????? ????????224 210儀此方案既排除了載荷偏心的影響，又使溫度效應得到補償。 13 ??? ??? 24 ??? ??MP ??? ??1? MP ??? ??2試件加載前： 初始電阻相同 4321 RRRR 、試件加載后： 1R2R11 RR ??22 RR ??3R4R33 RR ??44 RR ???????? ????????? ?????????? ? RRRRR RRRR RRRRAB21212121212?????? ?????????? ? RRRRRRBC4321 0??????? ???????? ?DACD RRRR?????? ?????? ?????????? ??????????????????????????????????????????RRRRRRRRERRRRRRRREUDACDBCAB4321212144101 ?KRR ???202 ?KRR ??303 ?KRR ??404 ?KRR ??? ? ? ??????? ?????????? ?????? ?????????? ???? 432104321 2121421214 ????EKRRRRRRRREU13 ??? ??? 24??? ??? ? ? ?? ? ? ??????? ????????? ???? 210210 21411214 ??????? EKEKU?????? ?????? ?????????? ????RRRRRRRREU 432121214????? 1儀P此方案既排除了載荷偏心的影響，又使應變儀的 讀數增加了（ 1+μ ）倍，比方案一的測量精度高。 電橋接法 全橋。 13 ??? ???24 ??? ??MP ??? ??1?MP ??? ??2二、常見的布片方案 拉伸與壓縮 實際的拉、壓構件很難做到讓構件只受簡單的拉力或壓力，一 般都伴隨有彎曲，其原因是力的作用點不能正好通過桿的軸線， 一般都會有一些偏心，變為拉彎或壓彎組合變形。 扭轉 求扭矩的大小 應變片只能測正應變，不能測剪應變。 （ 1）沿正負 方向各貼一片 用半橋。 0454321 ???? ??????0454321 4 ?????? ?????? 儀4045儀?? ???? ????1045 EWT彎曲 （ 1）上、下各貼一片 用半橋。 由例 1懸臂梁自由端受集中力可知。 再通過廣義虎克定律即可求出主應力 。此三片有多種貼法，可用應變花。 貼片： 構件表面粘貼 應變花 測量： 加裁前對各測點進行預調平衡。 例： 圓軸受拉、扭和彎組合變形。 （ 1）扭矩 T引起圓軸沿 方向的線應變。 （ 3）彎矩 M引起圓軸沿 方向的線應變。 045由軸力 N引起的圓軸內任意一點的應力狀態是單向應力狀態。 ANN ?? ?? 0zM IMy?? ??0單向應力狀態沿正負 方向的正應力為： ???? 204545 c o s00 ?? ??單向應力狀態沿正負 方向的正應變相等 00 4545 ?? ??045045因為軸力 N和彎矩 M引起的圓軸內任意一點的應力狀態是單向應力狀態。 只能測出扭矩 T引起的應變。 上、下表面沿軸向各貼一片，可消除掉扭矩 T的影響，因扭 矩沿軸線方向無線應變。 只考慮彎矩 M的影響，消除掉軸力 N和扭矩 T的影響 在圓軸的上、下表面沿軸向各貼一片 MN ??? ??1MN ??? ??2 電橋接法 用半橋 上、下表面沿軸向各貼一片可消除掉扭矩 T的影響。 M???? 221 ????儀2儀?? ??MMN ??? ??1MN ??? ??2167。 （ 2）對于平面應力狀態的測點，由于橫向效應系數引起的應變讀 數誤差比較大，一般需要修正。 設 : 和 分別表示沿兩個主方向的真實應變。00? 39。0 0 BL HH ???? ???)(1 139。9039。039。 045由 和 兩片直角應變花可得應變的修正公式為： 00 090)(11 39。020 000 ???? HH H ????)(11 39。90290 000 ???? HH H ????由 和 兩片直角應變花，可得應變的修正公式為： 在 方向虛設一應變片 01350135045)(11 39。45245 000 ???? HH H ????)(11 39。1352135 000 ???? HH H ????0000 13545900 ???? ???—— 彈性理論的應變不變量 )(11 39。020 000 ???? HH H ????? ? ? ?? ?39。039。039。 誤差 設預定的基準線與主方向的夾角為 ，應變片實際粘貼方位與 主方向的夾角為 ，粘貼的角偏差 ???? ??????預貼片方位（基準線）的應變為： ?????? ? 2c os22 2121 ????實際貼片方位的應變為： ? ????????? ? ????? c os22 212139。簡化后得： ? ? ? ? ????????? ? s i n2s i n21 ????應變片粘貼方位不準造成的誤差不僅與角偏差 有關， 而且還與預定粘貼方位與主方向的夾角 有關。 對于主方向大致知道的情況，一般用三片 應變花，讓 和 的 兩個應變片盡量與主方向重合。 修正 ?04500? 090?060030（ 2）角偏差 越大，應變測量的誤差也越大。這時，導線自身就具有一定的電阻值，在連接時此電阻 與應變片的電阻串聯后接入橋臂，但導線電阻不隨應變而變化。 ?????? ?? RR Ly 1??（ 2）應變儀應按修正后的靈敏系數 Ky來進行測量 Ly RRRK ???? 1?LLLy RRRKRRRRRKRRRK???????????001?修正 RRK???01?四、環境對測量值的影響 濕度 （ 1）應變讀數隨時間有緩慢的漂移，造成測量讀數的不穩定。但大部分粘結劑都 屬于粘彈性體，其變形不僅與力的大小有關，而且還隨時間的推 移而變，形成蠕變現象。當應 變保持不變時，由于膠層的蠕變，使敏感柵感受的應變越變越小。上述現象均與時間有關，故應變片在受潮的情況下， 即使載荷不變，其應變讀數也會隨時間發生緩慢的變化，形成讀數 的漂移。 當膠層受潮時，其絕緣電阻下降，這 等于在敏感柵各絲段之間并聯了有影響的電阻，其總的效應是使應 變片的阻值下降，產生虛假的應變讀數。一般貼好應變片后先封蠟，以防潮濕。 電磁波 電磁波對應變測量也有明顯的影響。 溫度 （ 1）環境溫度和構件的工作溫度的變化及應變片中的電流發熱造成的 升溫，可用溫度補償的方法加以修正。 若工作片和補償片的測量導線的溫度變化不同，就會引入較大的 虛假應變。 （ 3）測點較多時，常常若干個工作片共用一個補償片。故當 測點轉換后，應等待一段時間（十幾分鐘以上），待工作片與補 償片溫度一致后再讀取應變度數。 61 動態應變記錄波形圖 幅標： 在圖上確定應變幅值作圖比例的標記。 幅標：在應變實驗記錄之前或記錄完畢之后，在對測試儀器系統不作任 何變動的條件下，給定一個已知的應變值 并記錄下來，應變記 錄曲線上幅值為 h的應變值為： Hh Hh ?? ?時標：用一個已知頻率為 的信號記錄在應變波形圖的下側，如果在 波形圖上應變變化和時標的周期記錄長度各為 b和 B，則應變變化 的周期 T為： BB fT1?BbTTBb ?BBb fBbTBbT 1???若應變記錄曲線的前后零線不能保持在同一水平線時， 可用連接前后零線的斜線作為量測 h的基準線。 62 動態應變數據處理 動態應變按隨時間的變化性質可分為確定性和不確定性 確定性： 應變隨時間變化的規律能夠用明確的數學關系式描述。 （ 2）非周期性： 動態應變不能用周期性的時變函數表示。 非確定性動態應變 ――― 稱為隨機性應變。 一、周期性動態應變及其頻譜： 一個復雜的周期應變可用富里葉級數表示如下： ? ? ? ?nnn tnft ????? ??? ???110 2c os—— 靜態應變分量 0?n?n?—— 各次諧波的振幅 —— 各次諧波的相位 ? ? ? ?nnn tnft ????? ??? ???110 2c os當 n=1時， 稱為基波或一次諧波；基頻的頻率為 。 12f? ? ? ?? ?2122 22c o s ???? ?? tft復雜周期性應變的振幅 頻率圖，又稱為頻譜圖。 在振幅坐標軸上的線段則表示頻率為零，幅值為 ε0的靜態分量。 if i?在實際分析中，一般測量時可得到復雜周期性應變諧波， 隨著諧波次數的增高，其幅值總是越來越小，故在實際 分析中常把高次諧波分量略去，只計最低的有限幾次