螺栓连接结构应力分布测试研究

毕业设计（论文）螺栓连接结构应力分布测试研究学生姓名学号学部（系）机械与电气工程学部专业年级09级机械设计制造及其自动化2班指导教师职称或学位教授2012年5月18日目录摘要4关键词4ABSTRACT5KEYWORDS51绪论611引言6111选题的目的6112选题的意义612国内外研究的现状和发展趋势613应力应变测试方法7131电阻式应变片测量法7132光纤BRAGG光栅测试法（简称光纤光栅法）7133光弹性法8134双目立体视觉测量方法82基于静态应变仪的测试基础知识921螺栓连接基础知识9211螺栓连接及其预紧和防松9212螺栓连接的强度计算922电桥基本原理9221韦斯通电桥10222电桥的构成1123DH3816静态应变仪12231功能13232工作原理133实验基本知识1531应力与应变15311应力15312应变1532应变片的基本知识15321电阻应变片16322应变片的构造16323应变片原理1733应变测量误差消除及提高精度方法174螺栓应力分布测试实验1941实验系统设计19411电桥桥路选择19412应变片的粘贴2042布点及测试22421测试准备22422测试过程2243实验数据处理23431实验数据曲线图23432实验数据结论28结束语30参考文献31致谢32螺栓连接结构应力分布测试摘要螺栓连接是一种应用非常广泛的可拆连接。它的特点是结构简单、装拆方便，连接可靠性高，适用范围广。为了提高螺栓连接的质量，安装螺栓时常常施加合适的预紧力。螺栓预紧的目的是增强连接的刚性、紧密性和防松能力，对于受拉螺栓，适当增加预紧力，还可提高螺栓的疲劳强度对于受剪螺栓，预紧可增大连接中的摩擦力。本文章的目的即了解国内外应力测试技术的研究现状，接着了解螺栓连接的基本知识，对基于静态应变仪的基本原理和工作原理有了进一步的了解，最后用实验测试在装配过程中工件的应力分布，研究预紧力与应变之间的关系及应变随时间的变化规律。关键词螺栓连接；预紧力；应力分布STRESSDISTRIBUTIONOFTHETESTINTHEBOLTCONNECTIONABSTRACTBOLTCONNECTIONISWIDELYUSEDASAKINDOFDETACHABLECONNECTIONITFEATURESASIMPLESTRUCTURE，ACONVENIENTINSTALLATION,AHIGHCONNECTIONRELIABILITYANDAWIDEAPPLICATIONSCOPEINORDERTOIMPROVETHEQUALITYOFBOLTCONNECTION,WEOFTENIMPOSEAPPROPRIATEPRETIGHTENINGFORCEWHENINSTALLINGBOLTSTHEPURPOSEOFBOLTPRETIGHTENINGISTOENHANCECONNECTIONRIGIDITY,TIGHTNESSANDLOCKINGABILITYTOTENSIONBOLTS,APPROPRIATEINCREASEDINPRELOAD,ALSOIMPROVETHEFATIGUESTRENGTHOFBOLTSTOTHESHEARBOLTS,PRETENSIONCANINCREASETHEFRICTIONINTHECONNECTIONTHEPURPOSEOFTHISARTICLEISTOUNDERSTANDSTATESOFSTRESSTESTINGTECHNOLOGYRESEARCHATHOMEANDABROAD,ANDTHENUNDERSTANDTHEBASICKNOWLEDGEOFTHEBOLTCONNECTION，ANDTOGETAMOREKNOWLEDGEOFBASICANDWORKINGPRINCIPLEOFSTATICSTRAINGAUGEFINALLYWECANARTIFACTOFTHESTRESSDISTRIBUTIONINTHEASSEMBLYPROCESSBYEXPERIMENTS,GETTHERELATIONSHIPBETWEENTHEPRETIGHTENINGFORCEANDSTRAINANDTHECHANGINGLAWOFSTRAINWITHTHETIMEKEYWORDSBOLTCONNECTIONTHEPRETIGHTENINGFORCETHESTRESSDISTRIBUTION1绪论11引言螺栓在日常生活当中和工业生产制造当中，是少不了的，螺栓也被称为工业之米。可见螺栓的运用之广泛。螺栓的运用范围有电子产品，机械产品，数码产品，电力设备，机电机械产品。船舶，车辆，水利工程，甚至化学实验上也有用到螺栓。反正是超多地方都有用到螺栓的。特如数码产品上面用到的精密螺栓。DVD，照相机、眼镜、钟表、电子等使用的微型螺栓电视、电气制品、乐器、家具等之一般螺栓至于工程、建筑、桥梁则使用大型螺栓、螺帽交通器具、飞机、电车、汽车等则为大小螺栓并用。螺栓在工业上负有重要任务，只要地球上存在着工业，则螺栓之功能永远重要。111选题的目的机械是由零件组成的，只有通过连接才能使单独制造的零件组装成具体的机械。连接的主要发展趋势是使连接尽可能的达到这样的作用即被连接件犹如一个整体，同时符合连接件与被连接件之间的等强度条件。螺栓连接是将螺栓杆穿过被连接件的孔，拧上螺母，见几个被连接件连成一体。螺栓连接有普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接。112选题的意义在机械加工过程中，外力和温度变化引起的不均匀塑性变形是产生应力的主要原因。在铸造、锻造、焊接及各类切削加工过程中，工件均会由于受到外力和温度的作用而引起残余应力。残余应力的产生、叠加及释放过程会造成零件内部应力状态的重新分布，从而对零件的尺寸及形位精度与零部件的装配精度造成影响，降低零件的抗疲劳强度及抗应力腐蚀能力，最终会对机器设备的使用性能及使用寿命造成影响。因此分析残余应力的产生机理、设计有效地残余应力测试方案、应力分布的测试以及改善零件内部的残余应力是必要的。事实上，在很多工业上，比如水利水电、航空航天、冶金、机械、铁路、热电核能、交通这些很多的行业，应力的测试方法及探究一直都是研究的热点，为了和全球达到共识，应力测试技术已经成为必备手段。12国内外研究的现状和发展趋势应力的测量技术始于20世纪30年代，发展至今已经有了很多种测量方法，大致说起来，可以分为两种，即机械释放测量法和物理测量法。机械测量法包括盲孔法、释放管孔周应变测量法、GUNNER切铣环槽法、套取芯棒法、逐层剥层法、内孔直接贴片法、钻阶梯孔法以及分隔全释放法，机械测量法大部分都有某些损伤性。物理测量法主要包括磁性法、固有应变法、超声波法以及X射线衍射法，物理测量法没有破坏，也没有损伤。其中以X射线法及盲孔法发展较成熟，尤其是盲孔法，这些年盲孔法的研究比较多，从原理、到各种工艺因素、误差来源等这些方面都开展了进一步的研究，使其日臻完善，目前已成为工程上最通用的残余应力测量方法，美国ASTM协会已将其纳入标准。国内外对残余应力的研究进行得很多，有理论的，也有实测的，目前较多的还是以实测为主。13应力应变测试方法螺栓连接中，预紧力的控制是很重要的。预紧力过大，会引起螺杆的断裂、螺纹失效以及被连接件凸缘的压溃。预紧力过小，会导致被连接件的分离、滑移，并加速螺栓的疲劳失效。目前常用的预紧方法有扭矩法、转角法、扭矩转角法和伸长量控制法四种。目前残余应力的测试方法有很多，按其对被测构件是否具有破坏性，可分为有损测试法和无损测试法两大类。有损测试法的主要原理是破坏性的应力释放，使其释放部分产生相应的位移与应变，测量出这些位移和应变，经换算得到构件原有的应力。这些主要包括分割切条法释放法、逐层铣削法、钻孔法等。它的好处就是测量出来的精度比较高，但是对被测件的损伤比较大。无损测试法，包括磁性法、超声波法、X射线衍射法、电子散斑干涉法、中子衍射法等。它对被测的工件基本无损害，但成本较高。131电阻式应变片测量法应变片电测法是利用电阻应变计检测被测工件的表面的应变，再根据应力应变的相互关系确定被测件表面应力状态的一种应变应力分析方法。在测量过程中，在零件被测点的表面粘贴电阻应变片。当在载荷作用下，零件产生应变的时候，电阻应变计的电阻也会发生相应的变化，所以这个变化就可以通过应变仪测出来，即可以计算被测点的应变和应力。电阻应变片法在表面应力逐点测量技术中是非常成熟的测量方法，已经有六十多年的历史，应用的范围很广，有如下的优点1）测量的灵敏度和测量精度非常高，常温测量时精度可达到12。2）测量的量程很大，最高可达。3）尺寸小，应变计栅长度最小为0178MM，可以实现梯度较大的应变测量。4）技术比较成熟，应用广泛。132光纤BRAGG光栅测试法（简称光纤光栅法）裸光纤光栅传感器是一种未经封装的传感元件，它以裸光纤为载体，通常由纤芯和外面的保护层组成。其中纤芯的直径仅为0125MM，光线在其内部进行全反射传播。当芯层折射率受到周期性调制后，即成为BRAGG光栅。光纤光栅测试方法是近20年来快速发展起来一种应力应变测量方法，由于非常容易构建分布式传感网络，目前广泛应用于建筑、桥梁、船舶和化工等领域。133光弹性法光弹性法是利用光学原理进行应力应变测量中具有代表性的方法之一。光弹性法是利用材料的双折射效应进行的应变应力测试的方法，比如说环氧树脂之类的各向同性的非晶体材料，在自然的情况下，不会产生双折射的情况，可是在载荷作用于它的时候，就会产生应力，这个时候，会出现光学各向异性，就像晶体一样，表现出双折射现象。而卸载后，材料又恢复光学各向同性。这个就是我们所说的暂时双折射效应。我们可以将有着双折射效应的透明的塑料，比如我们经常用到的环氧树脂材料在结构件表面直接采用光贴片处理或是按一定比例制成结构件模型后，将被测对象置于偏振光场之内，一定的载荷施加到被测物件，干涉条纹便出现在模型上。被测构件的手里越大，出现的干涉条纹就会更多，更加密集，通过直接观测结构上的条纹，可以对结构的应力应变进行定性分析。134双目立体视觉测量方法双目立体视觉测量方法是一种非接触全场测量方法。它建立在2D计算机图像处理技术的基础上，并且慢慢发展起来的立体视觉测试技术。系统包括一台计算机、一组图像分析软件、两台高分辨率的高速摄像机及一个照明装置。测量时，被测物表面会发生一定的畸变，由被测物手里而引起的，两台摄像机会分布记录下来这些变化。这两台摄像机会将视场范围内的特征点图像信息同步采集测量，并且可以得到这个点三维空间的坐标值。不论是在动态还是静态环境中，因为被测物的变形，被测特征点的空间坐标会有改变。经过计算被测构件上若干个特征点的三维坐标值及其变化量，就可以得到被测物的三维变形量，三维应变|应力及动态条件下的振动参数等信息。综上所述，本实验用电阻式应变测量法。2基于静态应变仪的测试基础知识21螺栓连接基础知识211螺栓连接及其预紧和防松螺栓连接是利用一端制有螺栓头另一端制有螺纹的螺栓穿过被连接件的孔，拧上螺母，将被连接件连成一体。其被连接件的孔内不切制螺纹，使用时不受被连接件材料的限制。通常用于被连接件不太厚和两边有足够装配空间的场合。大多数螺栓连接在装配时要拧紧螺母，这时螺栓连接受到预紧力的作用。预紧的目的是为了增强廉洁的刚性、紧密性和防松能力。连接用的三角形普通螺纹，其螺纹升角都较小，在静载荷作用下，一般都能满足自锁条件，因此工作可靠。但是在振动、冲击或变载荷作用下，或当温度变化很大时，螺旋副间的摩擦力减小或瞬时消失，连接就可能产生自动松脱现象，影响连接的牢固和紧密，甚至会造成严重的事故。为使连接安全可靠，必须采取防松措施。防松的关键在于防止螺旋副的相对转动，常见的防松方法摩擦力防松机械防松冲边法防松粘合法防松212螺栓连接的强度计算单个螺栓连接主要承受轴向载荷或横向载荷。在轴向载荷（包括预紧力）的作用下，螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂；而在横向载荷的作用下，当采用铰制孔用螺栓时，螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或螺栓杆被剪断等。根据统计分析，螺栓连接很少发生静载荷破坏，约有90的螺栓属于疲劳破坏，而且疲劳断裂常发生在螺纹及螺杆与螺栓头过渡圆角处有应力集中的部位，特别是在螺母与螺栓的螺纹旋合部离支承面最近的第一圈螺纹处。综上所述，对于受拉螺栓，其主要破坏形式为螺栓杆螺纹部分发生断裂，因而其计算准则是保证螺栓的静力（或疲劳）拉伸强度；对于受剪螺栓，其主要破坏形式为螺栓杆与孔壁间压溃或螺栓杆被剪断，其计算准则是保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中连接的挤压强度对连接的可靠性起决定性的作用。22电桥基本原理电桥是测试中常用到的信号处理方法。它是将电阻、电感、电容及阻抗参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路，由于电路简单，并具有较高的精确度和灵敏度，因此，被广泛使用。按照其激励电源的性质，可分为直流和交流电桥。对于电阻式传感器，既可以采用直流电桥形式，也可以采用交流电桥形式。对于电感式、电容式传感器或阻抗式传感器，则应配用交流电桥。221韦斯通电桥韦斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化也可以用这个电路来测量。如下图21所示，韦斯通电桥由四个电阻组合而成。如果图21韦斯通电桥21则无论输入多大电压，输出电压E总为0，这种状态称为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。如下图22所示，将这个电路中的R1与应变片相连，有应变产生时，记应变片电阻的变化量为R，则输出电压E的计算公式如下所示。（22）图22单一应变片法上式中除了均为已知量，所以如果测出电桥的输出电压就可以计算出应变的大小222电桥的构成1）双应变片法如图23在电桥中联入了两枚应变片，共有两种联入方法图23双应变片法2）四应变片法四应变片法是桥路的四边全部联入应变片，在一般的应变测量中不经常使用，但常用于应变片式的变换器中。如图所示，当四条边上的应变片的电阻分别引起如23图24四应变片法在全等臂电桥中，1234RR，现要求全等臂电桥的输出电压为0U。设1R产生的增量，即用代替1，可以得到04U24一般在测量应变时01R，所以分母中的R项可以忽略，得0425这是直流电桥的输出，交流电桥也有类似的结果。可以得出以下结论电桥的输出均与电桥工作桥臂的电阻相对变化率成正比。设四个电阻均产生1R，2，3，4R的增量，由14230U26得14230234RRR27略去分母中的项及分子中的高次项，并将全等臂桥条件1234带入公式可得123401234UU2823DH3816静态应变仪本实验采用DH3816静态测试系统，它可以自动完成很多项工作。比如说数据处理和分析、自动平衡、自动修正、采样控制等。实物图如下图25图25DH3816静态应变测试系统231功能1应力应变测量时,输入桥路方式、应变计电阻、导线电阻、应变计灵敏度系数,软件完成对测量结果的自动修正输入被测试件材料的弹性模量和泊松比,软件将完成应力及两片直角、三片45直角、60等边三角形、伞形、扇形等应变花主应力及方向的计算。2根据传感器的输出灵敏度及热电偶的分度号和冷端温度,完成被测物理量单位量纲的归一化,并直接显示被测物理量。3计算机完成自动平衡、试采样、单次采样、定时采样的控制,以及任选将两测点的测量数据定义为X轴和Y轴,边采样边绘制成曲线,完成（XY）函数记录仪滞回曲线的功能。4为防止数据丢失,根据采样的时间将数据优先存硬盘。数据的管理包括了打开文件、数据备份、文件删除、数据格式转换TXT等功能,保证了数据处理方便可靠。5在视窗95、98、2000、XP环境下可工作的打印机均可直接打印测量结果。232工作原理现以1/4桥，120桥臂电阻为例，加以阐述。AC为电源端，A点系直流电源正板（EG），C端系直流电源负极O。B端、D端分别为输出信号的VI、VI端。第一桥臂（AB）为测量片电阻RG（120），第四桥臂（AD）为补偿片电阻R（120），第二、三桥臂（BC、CD）为仪器内标准电阻R（120）。由电桥原理可知，电桥的输出电压VI为29KEVGI250其中EG为桥压（DC2V）、K为应变片灵敏系数、为输入应变量。低漂移仪表放大器的输出电压VO为，其中为放大GFIFOFK器的增益。因此210FGOEV4当EG2V，K2时，211FK0对于1/2桥（半桥）电路212FGOEV2对于全桥电路213FGOK3实验基本知识31应力与应变311应力所谓“应力”，是在施加的外力的影响下物体产生的内部的力。把一个外力P施加在一个柱体上面时，物体为了保持原形不变，在内部产生抵抗外力的力内力。内力除以被柱体的截面积所得的结果是单位截面积上的内力，即是“应力”（单位为PA（帕斯卡）或N/M2）。如圆柱横断面积为AM2,所受外力为PN牛顿，由外力内力可得，应力31这里的外力与截面积A的方向互相垂直，故上述应力可以说成是垂直应力312应变当把棒拉伸的时候会产生伸长量变形L，棒的长度就会成为LL。这里，由伸长量L和原长L的比所表示的伸长率（或压缩率）叫做“应变”，记为。32应变表示的是伸长率（或压缩率），属于无量纲数，没有单位。由于量值很小，通常用（百万分之一）“微应变”表示，或简单地用表示。棒在被拉伸的状态下，变长的同时也会变细。直径为D0的棒产生D的变形时，直径方向的应变如下式所示。33这种与外力成直角方向上的应变称为“横向应变”。轴向应变与横向应变的比称为泊松比，记为。每种材料都会有自己的固定不变的泊松比，而且多数的材料的泊松比大约在03左右。3432应变片的基本知识321电阻应变片电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。箔式电阻应变片是一种基于应变电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。322应变片的构造应变片有很多种类，它的基本构造为一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（1516M）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（36M），然后再覆盖上一层薄膜作成迭层构造。具体的结构如下图图31应变片结构图1敏感栅。应变计中用于能够达到应变电阻转换的敏感元件。敏感栅合金材料的合理选用对电阻应变计性能的高低起着非常重要的作用。2基底。使敏感栅固定,而且让敏感栅与弹性元件可以相互绝缘当应变计工作时,基底能够把试件应变准确地传递给敏感栅,所以基底应该要很薄,一般为002004MM。常用的基底材料有胶膜、纸和玻璃纤维布。3引线。连接敏感栅和测量线路的带状或丝状金属导线。引线材料要求要具有稳定的并且很低的电阻率及小的电阻温度系数。4覆盖层。保护敏感栅让它不会受到机械损伤，也可以防止高温氧化。5黏结剂。分别把盖层和敏感栅固结于基底,用它把应变计基底再粘贴在试件表面的被测部位,因此它也能够传递应变。323应变片原理把应变片焊接或粘贴在被测物上，使应变片随着被测定物的应变一起伸缩，这样应变片的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。通过测量应变电阻值的变化，可以测量出被测物应变的变化。33应变测量误差消除及提高精度方法应力应变测量是机械测试技术中应用最广泛的方法。电测法作为一种无损检测技术具有灵敏度高、能很好地适应各种环境、可遥测等优点，在各类工程领域中得到广泛的应用。然而，由于应变是一个非常小的量，测试时容易受其他因素干扰，使测试结果与实际值有一定的偏差。1应变电阻误差消除方法一般要求选用知名厂家的电阻应变片产品，一般知名厂家的产品质量都有保证，电阻值的误差基本上都比较小，一般在05的范围内，在测试时可以在可接受范围内。2温度补偿方法电阻应变片对温度变化十分敏感。当环境温度变化时，因应变片的线膨胀系数与被测构件的线膨胀系数不同，且敏感栅的电阻值随温度的变化而变化，所以所测得的应变将包含温度变化的影响，不能反映构件的实际应变，因此在测量中必须设法消除温度变化的影响。消除温度影响的措施是温度补偿。在常温应变测量中温度补偿的方法是采用桥路补偿法。它是利用电桥特性进行温度补偿的。补偿片补偿法把粘贴在构件被测点处的应变片称为工作片，接入电桥的AB桥臂；另外以相同规格的应变片粘贴在与被测构件相同材料但不参与变形的一块材料上，并与被测构件处于相同温度条件下，称为温度补偿片，将它接入电桥与工作片组成测量电桥的半桥，电桥的另外两桥臂为应变仪内部固定无感标准电阻，组成等臂电桥。由电桥特性可知，只要将补偿片正确的接在桥路中即可消除温度变化所产生的影响。这种方法要注意的事项是补偿片和测量片要放置在相同的温度环境下；被测材料要完全相同的材料；测量片与补偿片的电阻差值不超过05。这种方法的不足之处在于耗时耗力，所粘贴的应变片的数目为没有补偿情况下的两倍；由于对应位置的两个应变片的温度场不可能完全相同，从而引起误差。温度自补偿法其原理为针对特定的材料，再根据其材料特性，求出其热输出特性，在应变片加工过程中，针对该种材料对应变片敏感栅丝进行热处理，使其电阻热特性使此能够自行抵消由于材料温度变化所带来的热输出。具体原理如下图32温度自补偿法原理图应变片电阻元件线膨胀系数、被测物线膨胀系数、为热输出值，为电阻元件的温度系数，为由敏感栅材料决定的温度常数。（35）在应变片加工过程中对于应变片自身温度特性进行调整就可以使热输出为0，即使，即可以使热输出为0，这就是自补偿的原理，通过自补偿应变片单SGSK独使用一片应变片，即可自动抑制温度补偿，可以不需要外接温度补偿应变片。3粘贴方向对于应变片来说，务必要保证其粘贴方向与所测力的方向一致。本次实验中我们并不知道工件的应力状态，因此用应变花来测量应力，在这种情况下最好使用等角应变花（006001200）来测量，这样可以保证一定的概率使得主应力方向与其中某一应变片的方向重合。4粘贴胶水建议使用应变片厂家推荐的专用胶水。4螺栓应力分布测试实验41实验系统设计411电桥桥路选择本实验主要运用的是DH3816静态应变测试系统，不同的测试情况有不同的方式，具体可分为如下方式1方式6。表41电桥桥路类型序号名称及用途现场实例方式11/4桥适用于测量简单拉伸压缩或弯曲应变方式2半桥（1片工作片，1片补偿片）适用于较恶劣环境中的测量简单拉伸压缩或弯曲应变方式3半桥（2片工作片）适用于环境温度变化较大情况下的测量简单拉伸压缩或弯曲应变方式4半桥（2片工作片）适用于只测弯曲应变，消除了拉伸和压缩应变方式5全桥（4片工作片）适用于只测拉伸和压缩的应变方式6全桥（4片工作片）适用于只测弯曲的应变412应变片的粘贴在测量技术中，电阻应变片的粘贴技术工作量比较大，比较复杂，应变片粘贴质量的好坏直接影响着测量的可靠性，是很关键的一环，应该要给予特别注意。而且，应变片贴过一次后就不能重复使用了，消耗量也会很大，所以应尽量一次成功。应变片的粘贴具体步骤如下（1）选择应变片选择应变片的规格和形式时，应注意到构件的材料性质和构件的应力状态因为应变片测出的是平均应变，在构件应力变化范围较大时，通常选用小标距应变片而在混凝土表面，应该选用大标距的应变片。确定应变片类型后，还要逐片检查外观，用肉眼或放大镜检查应变片丝栅平直与否，片内有没有斑锈点，气泡等缺陷，不合格的应变片应剔除接着用万用表依次测定阻值，电阻值差应在05范围内。图41选择应变片（2）测点表面的清洁处理为了要达到应变片与被测工件粘贴牢固的目的，要对测点表面进行清洁处理。1）对带肋钢筋将测点表面用砂轮进行粗打磨圆钢跳过此步，打磨平面大小在满足应变片面积时，尽量要小，否则会影响钢筋有效承载面积，会使测试结果与实际出现较大偏差2）用锉刀进行手工细打磨3）用0号砂纸沿着45角方向进行精度打磨，使测点表面平整4）棉签蘸丙酮擦洗表面，到棉签不黑为止5）用划针在贴片位置处划出应变片的坐标线图42清洁应变片（3）贴片贴片大部分情况可以用502胶水，水平把钢筋放好，在应变片和测点位置的底基面上，涂抹上一层胶水，一手捏住应变片的引出线，把应变计轴线对准坐标线，把一层聚乙烯塑料薄膜盖在上面当作隔层，在应变计的长度方向用手指轻轻滚压，挤出片下多余的胶水和气泡，直到被测物和应变计紧紧粘贴，保持手指不晃动约数10S后再放开，要特别注意按应变片的时候不可以移动应变片，再检查气泡有无和其他现象，否则就要重新贴片502胶水要注意涂胶量要适中，不要太厚，过多反而会不好，而且太厚影响应变片性能，过少则会因为胶水分布不均导致不可以准确传递应变。图43应变片粘贴示意图（4）接线应变仪和应变片之间用导线连接需根据环境与试验的要求选用导线通常静应变测定用双芯多股平行线在有强电磁干扰及动应变测量时，需用屏蔽线如附近有信号传输塔焊接导线前，先用万用电表检查导线有否断路，接着把同样的号码标签贴在各个导线的两端，这是为了减少误差。1把胶带纸贴在应变片引出线下，为了防止被测构件与应变计引出线如被测构件是导电体的话接触造成短路的现象。2把应变片引线与导线焊接在一起，固定在接线端子上，焊接时注意防止假焊焊完后用万用电表在导线另一端检查是否接通。接线端子相其实就是一个接线柱，在我们使用时先在应变片引出线前端把它用胶水粘好，然后把导线和应变片引出线焊于接线端子上，其作用有两个方面首先，可以保护应变片，避免因外力扯拉外接导线使应变片导线扯断其次，使应变片的导线和外接导线接触良好，避免点接触。在上述工作完成后，应对其粘贴质量进行检查和校正如通过放大镜观察应变片的粘贴位置和方位角是否准确，粘贴表面有无气泡，应变片粘贴是否牢固用万用表测量应变片有无短路和断路现象。（5）防潮处理防潮处理必须在检查应变片贴片质量合格后立即进行为避免胶层吸收空气中的水分而降低绝缘电阻值，应在绝缘电阻达到要求并且应变片接好线后，立即对应变片实施防潮处理当室温高于15和相对湿度低于60时可采用自然干燥，时间一般为24H48H室温低于15和相对湿度高于60要采用人工干燥红外线等照射或电吹热风，但人工干燥前要进行8H的自然干燥，人工干燥的温度不得高于60防潮处理应根据试验的要求和环境采用不同的防潮材料常用的简易的防潮剂可703，704硅胶和环氧树脂添加固化剂的混合剂等。42布点及测试421测试准备首先根据工件的形状及工件上螺栓的位置的分布情况进行应变花粘贴位置的选择，然后按照应变片的粘贴方法粘贴应变花，经过检查后将应变花与DH3816静态应变测试系统用导线连接起来，并对工件上所粘贴的应变花进行编号110。实验所用的装置为DH3816静态应变测试系统与扭矩扳手。422测试过程将焊接好的信号线连接到应变仪上对应的通道中，开机预热半小时。在计算机上开启静态应变测试软件，找到机箱，并做好平衡以及标定通道等前期工作预热结束之后，一人用力矩扳手按照对称的方式分三次拧紧螺栓，每次拧紧的力矩分别为60NM,90NM,120NM,另一人在拧紧螺栓的过程中点击静态应变测试软件的开始按钮，（注意此过程是连续采样，不是单次采样。）记录下整个拧紧过程中螺栓联接件的测点处的应力变化情况，以作后期数据分析之用重复上述过程三次，记录每次的实验数据数据分析实验结束，收拾器材，整理试验现场工件图如下图44实验工件图43实验数据处理431实验数据曲线图测点110按照测点位置分成三组，1，2，9，10为第一组，3，4，7，8为第二组，5，6为第三组。对试验中第一组数据进行应变与应力的换算之后，可以得到三组十个测点处最大主应力1，最小主应力2，剪切应力，见下图，（注曲线编号按照颜色区分，MAX1，红，2荧光绿，3，宝蓝，4，草绿，5，橙6，桃红，7红褐8，荧光蓝）图45第一组测点的最大主应力1曲线图46第二组测点的最大主应力1曲线图47第三组测点的最大主应力1曲线图48第一组测点的最小主应力2曲线图49第二组测点的最小主应力2曲线图410第三组测点的最小主应力2曲线图411第一组测点的剪切应力曲线MAX图412第二组测点的剪切应力曲线MAX图413第三组测点的剪切应力曲线MAX图414实验工件测点分布图432实验数据结论由上述的曲线图我们可以知道，本次试验中所使用的测试方法是可行并且有效的，能够直观的反应螺栓联接过程中测点处的应变和应力。从曲线图46,图49,图412可以看出，在两螺栓联接的中间位置，无论是测点的最大主应力1还是最小主应力2或者是剪切应力都是非常小的，也就是螺MAX栓联接过程所引起的应力和应变对这些位置的影响是非常小的。这就反映了螺栓连接应力分布的规律。从图47,图48,图410,图411,图413可以看出，拧紧力矩的增大会导致联接件连接处应变和应力的增大。拧紧扭矩从60NM到90NM再到120NM，大部分的测点连接件连接处应力和应变都增大。从图45，图46，图49，图412可以看出，随着拧紧扭矩的增大，测点处应力和应变没有什么明显的变化。这说明，在扭矩的拧紧过程中，不止是扭矩影响了应力和应变，还有其他因素的影响，影响应力和应变的原因是综合的。从上述曲线图可以看出，随着拧紧扭矩从60NM到90NM再到120NM，所有测点的连接件连接处的应力和应变都是有一定规律的，呈现出周期的跳跃性，每经过一段相同的时间，曲线就会有波动。结束语毕业设计是对大学四年中所学的专业知识一次系统的总结、复习，有机地检验所学基础知识水平，实践能力，以及动手分析问题，解决问题的能力，并在此过程中提出改进的方法。毕业设计是大学学习期间最重要的一个教学环节，作为我们踏入社会之前的最后一课，毕业设计要求我们长期，系统，专业地对所要设计的课题进行某些方面的探讨和研究。设计刚开始的时候，由于缺乏实际的设计经验和自己的知识水平所限，我对在设计中出现的问题看法不全面，出现了很多的问题。设计初对电阻应变片的基本知识不是很了解，所以花了很长时间去学习电阻应变片的相关知识。实验的时候我由于对静态应变测试系统不是很熟悉，所以导致了在实验分析上花了很长的时间。但是，正是这一次次的尝试磨练了我的耐性并且加强了我对发现问题，分析问题，解决问