材料力学电测实验部分.ppt

材料力学电测实验部分,电测实验概论 弯曲应力与桥路实验 工程力学系固体力学实验室 ,概 述,电测法的基本原理： 电阻应变测量（简称电测法）原理是用电阻应变片作为传感元件，将被测构件表面的物理量、力学量、机械量等非电量转换成电量进行测量的一种实验方法。,桥路与弯曲应力实验,实验目的； 电测法基本原理； 实验装置及仪器设备； 实验内容及要求； 实验原始数据； 实验报告要求。,一.实验目的,测定矩形梁在横弯条件下指定截面的应力分布规律，并与理论值进行比较； 利用已有布片方案进行各种组桥，并比较不同组桥方式的测量结果，学习提高测量灵敏度的方法，并计算出各种组桥方式下的桥臂系数B； 初步掌握电阻应变仪的使用方法及电子拉力机的操作。,二.实验装置简图,高度h，（中间电阻片间距8mm，上下片距边缘4mm。）宽度b自己量测；跨度L，支点到截面距离a要校准。,图示分布规律,M,x,l/2,Pl/4,M-x弯距图,1,2,3,4,5,6,7,布片图,应力分布图,应力状态,-,+,1.基本计算公式,1.弯曲正应力公式：,2.虎克定律：,Jy,单片 应变花,2.传感元件,常用电阻应变片,3.电阻片的工作原理,金属丝的电阻应变效应 电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理学原理工作的。由物理学可知，导线电阻 的表达式：,我们将电阻应变片粘贴在受载构件上，当受到拉伸时金属丝将被伸长电阻值随之增加，同理受到压缩时电阻值将减小，可见电阻值随变形而发生变化。由实验可知，当变形在一定范内，线应变与电阻变化率之间存在线性关系。即：,目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。 四臂电桥如图所示：,式中： 1、2、3、4 分别代表R1、R2、R3、R4四个应变片所感受的应变值，我们称此式为电桥的加减特性。,4.应变仪电桥的工作原理,引起应变片产生应变的因素：机械变形、温度变化 T。,几种常用的组桥方式：,1. 单臂测量：桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。,2. 半桥测量：桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形。,3. 对臂测量：桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。,4. 全桥测量：桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。,单臂（桥）测量,在AB桥臂上接入工作片，BC桥臂上接入补偿片，温度影响将互相抵消。,半桥测量,在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。,对臂测量,在AB，CD两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。,全桥测量,电桥的四个臂上接工作片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消。,YE2539高速静态应变仪简介,应变仪的使用,主要技术指标：,量 程：0 19999 分 辨 率：1 精 度：0.2%FS2 零 漂：3 /4h 非 线 性： 0.05 灵敏系数：1.00 9.99 桥路电阻：60 1000 桥路形式：全桥、半桥、1/4桥 、 对臂 自动平衡：平衡范围0 19999 供 电：DC615V 最大测点数：1000点,YE2539高速静态应变仪,电源总开关,电源插座,与计算机的 通信接口,测量单元，共六组,应变测量单元,通道介绍,在B与B断开时，即将短接片抽开；每个通道都是一个独立的惠斯通电桥，可以组单臂、半桥、对臂、全桥等桥路。,一个通道放大图,单臂（共用补偿片）测量接线方法,在接1/4桥时，B与B必须短接，工作片分别接在各个通道的A、B接线端子上，温度补偿片接在B、C上或接在公共补偿通道上；,启动测试系统软件,用鼠标双击该图标,联机参数设置界面,联机后，计算机自动检测到的测量单元编号,重新联机检测,连接形式设置,选择与接线相对应的组桥方式： 1-1 公用补偿的桥 1-2 半桥 1-4 对臂 1-5 全桥,自动平衡主界面,此功能作用是读取各通道的初始不平衡值，用以修正测量的结果。,测量界面,此功能作用是供手动测量用，测量的数据将自动保存到计算机中。,点击此图标对选中测点扫描采样。 在表格中显示一组测量数据。分别在初载与末载时进行采样，初载时要先进行自动平衡操作，末载时千万不要再进行自动平衡操作！,测点参数设置界面,自动平衡界面,三.实验内容及要求,测量矩形截面梁指定截面的应力分布。 9枚电阻片进行单臂测量(共用补偿片)，要求每枚电阻片不少于2遍有效差值。 半桥、对臂、全桥任意选择组一种桥路。要求测试不少于2遍.,3. 利用梁上下表面各两片电阻片按下列方式进行测量，求出该截面最大应变max，及各种组桥方式下的桥臂系数B：,半桥测量：两片工作片，选所感应的应变值符号相反，大小相等的； 对臂测量：两片工作片，选所感应的应变值符号相同。大小相等的； 全桥测量：四片工作片，选所感应的应变值符号和应变值两两相同的。,五.原始数据,矩形截面梁的几何尺寸(自己测量) ，跨度、 截面到支座的距离（校准）； 钢材的弹性模量：2.06105MPa； 电阻片灵敏系数2.08； 应变仪灵敏系数设为2.08； 初载荷P0=500N，末载荷PN=5500N； 加载速度：0.5mm/min；,实验名称，实验日期，实验成员姓名及学号; 实验目的; 实验设备及装置简图：应注明所用机、仪器的名称、 型号、精度、量程等，并画出实验装置简图; 实验原理简述; 实验内容及步骤; 原始实验数据：包括所用材料的力学性能指标，如： 材料名称及牌号、弹性模量E。机、仪器的量 程，加载速度、应变仪的灵敏系数、电阻片的 灵敏系数、试样的几何尺寸等; 实验数据的处理：实验数据应列表和以曲线形式给 出，注明测量单位，给出最终实验结果。对结 果应定性分析实验误差，分析主要误差来源;,四.实验报告要求,实验结果的讨论：应将实验中所观测到的主要现象、实 验结果进行总结归纳；并运用基本理论，分析实验 中观测到的实验现象，以便巩固和加深材料力学的 基本理论与概念; 在报告中可以表达对实验的体会及对实验的意见； 一周后交报告。,对于本次实验根据各点应变值，计算最大应变点的 应力，并画出该截面的理论和实验的应力分布 曲线。要求取两遍地有效数据作为原始实验数 据，两遍数据的不重复性不大于5%； 误差分析及讨论。,实验曲线的正确画法,不正确画法,正确画法,思考题,1、用梁上表面1，2两枚电阻片组成半桥测量会 得到什么结果，为什么？,2、用1，9两枚电阻片组成对臂测量时测量结果 如何，为什么？,3、如果载荷P与矩形梁的中性轴不垂直时，对 测量结果有什么影响，如何利用组桥方法来 消除这种影响。,参考数据表格,附 1/4桥测量的操作步骤,按顺序将试件上粘贴的各个应变片（工作片）接到每个通道的AB接线端上，BB为短接状态； 将温度补偿片接到公共端（CD）； 运行软件或按联机键，自动检测联机状态； 在参数设置界面，设置各测量点连接形式为应变 1-1 和设置各测量点灵敏系数等参数； 在初始载荷时