应变计知识简介入厂培训PPT学习教案

1、会计学1 应变计知识简介入厂培训应变计知识简介入厂培训 第1页/共63页 应变计基础知识 1.1 应变计的工作原理、典型结构、术语及分类 1.1.1 应变计的工作原理 第2页/共63页 S L R S S L L R R 22 2 L L r r S S L L )21 ( R R 求R的 全微分 21 R R k灵敏度系数 E又 第3页/共63页 第4页/共63页 1.1.2电阻应变计的基本结构 第5页/共63页 1.1.3应变计构造和术语 第6页/共63页 第7页/共63页 第8页/共63页 第9页/共63页 第10页/共63页 ZEMIC应变计介绍 v 应变计系列介绍 v 应变计型号命名

2、规则 v 应变计敏感栅主要结构形式和应用 v 应变计的主要特点 第11页/共63页 1、应变计系列简介 我公司应变计基底材料有玻璃丝布增强环氧 树脂、特种聚酰亚胺薄膜、改性酚醛树脂、聚酰亚 胺、玻璃丝布增强聚酰亚胺等，敏感栅材料有康铜 、卡玛两种，形成了BHB、BAM、BF、ZF、BE 、BQ、BA、BA150、BAB250、BB250等 系列。 第12页/共63页 第13页/共63页 AA AB BA CA BB BB-A EB-A EB GB GB-A GB-B GB-C FG FG-A FG-B FG-C FB FB-A FD GD HA HA-A HA-B HA-C KA-B KA-C

3、 KB KA KA 可 用 于 点 焊 点 结 构 型 式图 例结 构 型 式图 例结 构 型 式图 例图 例结 构 型 式 第14页/共63页 4.2应用 敏感栅结构形状包括敏感栅的形状、数 目和方向，横栅尺寸，焊端的形状及分布， 敏感栅的横向宽度等，可分为单轴应变计， 多轴应变计和复式应变计。 第15页/共63页 单轴应变计 主要特征是具有单一敏感栅，用于测量敏感栅 轴线方向应变。结构型式有“AA”和“AB”两种。 其中“AA”的敏感栅为单轴水平方向结构型式，可 测量拉、压、弯应变以及位移等；“AB”为单轴 45敏感栅结构型式，可测量弯距、扭矩、剪切应 变等。 第16页/共63页 双栅应变

4、计 主要特征是有两个敏感栅，两栅轴向相互成90 或0，一般情况下，使用这些应变计必须事先预知 其应力或应变方向。主要的结构型式有 “BB”“HA”“GB”“FB”四种。其中“BB”两栅互相垂 直，即“T”型应变计，主要用于测试轴向应变和 横向应变（也称泊松应变）；“HA”两栅互相垂直 成90，与水平方向成45，即“V”型应变计，主要 用于测量剪切应力扭矩等物理量；“GB”两栅处 于同一轴向，主要用于测量处于同一轴向而受力方 向不同的材料或结构。“FB”两栅互相平行，主要 用于测量并排的不同梯度应力或应变。 第17页/共63页 三栅应变花 主要是测量主应力方向未知的面应力或点应力 。一般情况下，

5、在需要确定应力的材料上，粘贴应 变片来测量三个方向的应力或应变，通过特定的计 算公式来计算其应力大小和应力方向，三轴互相夹 角有45，60或120等。主要结构型式有“BA” “CA” “CC” “CAK” “CDK” “BC” “CB” 四种，其中“BA”、“CA”、“CC”用于测量平面 应力，“BC”“CB”用于测量点应力，“CA K”“CDK”用于测量残余应力。 第18页/共63页 复式应变计 复式应变计是在同一基底上将多个敏感栅排列 成所需形状，且连接电路回路，它主要用于传感器 制造。如圆膜片（KA）、FG、EB等，其中KA主 要用于压力、压强的测量。 第19页/共63页 多轴应变计 多

6、轴应变计又称应变花，在同一基底上有两个 或两个以上敏感栅排列成不同方向，用于测定测点 主应力和主应力方向。另有排列在同一方向的多个 敏感栅的应变计称为应变链，用于确定应力集中区 内应力分布。主要结构型式有“FD”和“GD”两种 。 第20页/共63页 应变计的主要特点 v5.1应变计蠕变自补偿功能 v5.2应变计温度自补偿功能 第21页/共63页 应变计蠕变自补偿功能 传感器弹性元件因其材料的滞弹性效应而存在 固有微蠕变特性，表现为传感器的输出随时间增加 而增加(正蠕变)。电阻应变计的基底和贴片用粘结 剂具有一定的粘弹性，使应变计的输出随时间的增 加而减少；而敏感栅材料存在滞弹性效应使应变计

7、输出随时间的增加而增加，迭加的结果是应变计在 承受固定载荷时呈现或正或负的蠕变特性，其方向 和数值可以通过改进敏感栅结构设计、基底材料配 比及关键工艺参数加以调节。 第22页/共63页 第23页/共63页 我公司蠕变规律如下，其中N、T为蠕变标号 ，标号不同，蠕变数值不同。 N9N7N5N3N1N0N8N6N4N2T0T2T4T6T8T1 + 蠕变 第24页/共63页 应变计温度自补偿功能 安装在无任何外力作用、不受约束的试件上的 应变计，当环境温度发生变化时，其电阻值也将随 之改变（指示应变），被称为热输出。热输出是由 于应变计敏感栅材料的电阻温度系数和敏感栅材料 以及被测试件材料之间的线膨

8、胀系数的差异共同作 用、迭加产生的结果。 第25页/共63页 第26页/共63页 图4 钢试件上不同材料的应变计热输出曲线 第27页/共63页 第28页/共63页 目前我公司生产有多种温度自补偿应变计，主要提 供以下温度自补偿系数的应变计：9、11、16、23 、27。其中，“9”用于钛合金、普通玻璃（线膨胀 系数典型值为8.810-6/）；“11”用于合金钢、 马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢、镍基合金、生 铁、锻铁、碳化钢、混凝土等（线膨胀系数典型值 为11.310-6/）；“16”用于奥氏体不锈钢、铜 基合金（黄铜除外）（线膨胀系数典型值为 1610-6/）；“23”用于铝合金（退火铝除外

9、） 、黄铜（线膨胀系数典型值为23.210-6/）； “27”用于镁合金(线膨胀系数典型值为26.110- 6/)。 第29页/共63页 应变计的用途 v 1、传感器应用 v 2、应力分析 v 3、残余应力 第30页/共63页 传感器应用 对于弯曲梁、悬臂梁、拉伸梁、柱体、圆筒体 、双孔平行梁（包括各种变体）、S型拉伸梁可选 用结构形式为AA、HA、AB的应变计。如果拉伸 梁、柱体、圆筒体应用时采用全桥接法，有两片应 变计应感受轴向应变，另两片感受横向应变，设计 、计算试验梁或弹性体梁厚以及桥路接入电路时， 应考虑材料泊松系数的影响。常用传感器结构示意 图如图41。 第31页/共63页 几种传

10、感器示意图 弯 距 图 受 力 变 形 简 图F F F 第32页/共63页 F FF F 应 变 计 应 变 计 第33页/共63页 第34页/共63页 第35页/共63页 采用结构形式为采用结构形式为EB的应变计。的应变计。 第36页/共63页 第37页/共63页 第38页/共63页 第39页/共63页 15 第40页/共63页 应力分析 应力分析主要采用应变电测的方法将构件表面 的应变转换为电阻变化，再用应变仪等仪表转换为 相应的指示应变，然后应用材料的一力应变关系， 即本构关系转换成应力。针对不同材料和不同应力 状况，又分为单向应力和平面应力，下面我们就分 别作以介绍。 第41页/共6

11、3页 1）应力应变测量的目的 v a.获得构件的应力应变分布资料； v b.检验构件的强度储备； v c.研究构件的局部位置的应力集中； v d.研究构件所受的载荷状况。 第42页/共63页 2）确定应力应变方案 根据测量目的选择点的位置，确定应变计布置方案。 首先选择测量点，可以根据构件受载荷时应力分布的计 算资料，在应力较大或反映应力特点的若干点布置测量点 。如果没有现成的计算资料，可参考类似的构件计算或试 验资料作为选择测点的依据。 然后依据测点的应力状态、构件的手载情况和温度补偿 的原则布置应变计。单向应力测点只需要单个应变计；主 应力方向已知的，应布置互相垂直的两个应变计；而主应 力

12、方向未知的，应采用三个应变计或单个应变花。 第43页/共63页 3）单向应力应变 对于线弹性的应力应变关系，可以直接采用单 轴应变计进行测量，并根据测量物体的均匀程度、 测量物体的大小、测量位置的尺寸等选择不同栅长 的应变计，等测量获得应变后，利用虎克定律（式 41）可以直接计算材料的应力状况。 E （41） 其中E为材料的弹性模量，为应变计测量的指示应 变。 第44页/共63页 4）平面应变 例一： 对于主应力方向未知的平面应力，必须布置三个不同方向的应变计 或采用三轴应变花。如图41所示，沿任意三个方向1、2、3粘贴 三个应变计，分别测出三个应变1、2、3，根据应变状态理论公式 ： i=(

13、x+y)/2+(x-y)/2cos2i+(xy/2)sin2i (42） 式中i分别代表1、2、3，这样得到三个公式，就可以解出三个未知量x 、y、xy，再由它们计算出主应变1、2和主方向和x轴的夹角： 第45页/共63页 1、2（x+y）212（(x-y)2xy2 （43） 12tg-1xy/(x-y) (4-4) 将1、2代入公式（45）就可以求出 主应力大小。 1=E(1+2)/(12) 2=E(2+1)/(12) （45） 式中E为材料的弹性模量，为泊松比。 第46页/共63页 图41 主应力方向未知时的应变计粘贴 实际上为了方便计算，我们总是将应变栅的夹角选取特殊的角度， 如0、45

14、、90或0、60、120等，形成特制的应变花，如我 公司的CA、CE、CC结构的应变计均为此类型。 第47页/共63页 例二：双向应 力状态 2、主应力方向未知 iixyiyixi cossinsincos 22 x 、y xy 第48页/共63页 yx xy xyyx yx tg 2 2 4)( 2 1 2 221 2 xyxy xyy yxx E E E )1 (2 )( 1 )( 1 2 2 第49页/共63页 常见应变花 第50页/共63页 5）点应力 点应力测量与平面应力相似，主要区别是应变 计的敏感山一般较短或采用重叠花应变计，计算方 法类似，在此不再累述。我公司目前有BC、CB两

15、 种结构的重叠花应变计。 第51页/共63页 3、残余应力 在构件加工（如铸造、滚轧、焊接、冲压、锻造、材料 成形、机械加工和热处理等）过程中，由于高温、载荷等 作用，在构件成型后，其内部形成料残余应力。严重时， 再无任何外部载荷的情况下，构件也会损坏，因此，为了 保证构件安全使用，往往需要测定构件的残余应力值，以 确定构件是否可以正常使用。人们一般采用电阻应变计通 过钻孔释放残余应变的办法来确定残余应力。残余应力应 变计的构造基本上和通用的三轴应变花相同，只不过在三 轴相接处设计了一个供钻孔定位用的直径为1.53mm的圆 或圆心标记。其应力计算方法同未知应力方向的平面应力 相同，可以作为参考

16、。 第52页/共63页 4、应变计的桥路 在应变电桥中，根据不同的应用情况，按应变 计在桥臂中的数量可分为单臂接法（1/4桥）、半 桥接法（1/2桥）和全桥接法三种情况。 第53页/共63页 第54页/共63页 在实际应用中，可以根据不同的使用要求、环 境条件、试验方法等选择相应的惠斯通电桥以及计 算方法、修正方法，以提高测试、试验的准确度， 满足各自物理量的精度要求。 当然由于应变计桥路应用条件的千差万别，使 用时需要考虑各种因素的影响，采取不同措施对其 进行补偿或修正，例如桥路的线路补偿、温度补偿 、导线电阻修正、电磁影响修正等，否则，均会产 生较大的测量结果误差，具体情况具体分析。 第55页/共63页 传感器桥路补偿电路原理图 其中： R1 R4 - 桥路应变计 Rt - 零点温度补偿 Ra - 零点输出调整电 阻 Rm - 灵敏度温度补偿 电阻 Rl - 线性补偿电阻 第56页/共63页 应变计使用方法 1、应变计的粘结技术及防护 在电阻应变计的各种安装方法中，粘贴法应用 最多。应变计粘贴质量的好坏，是决定应变测试成 功与否的关键因素之一，粘贴时必须严格按照粘贴 的工艺流程进行操作。 第57页/共63页