结构试验测量技术学习教案

1、会计学1结构试验结构试验(shyn)测量技术测量技术第一页，共52页。荷载或环境作用荷载或环境作用(zuyng)(zuyng)：力、位移、温度等；（：力、位移、温度等；（INPUTINPUT）试件的响应：试件的响应： 应变、应力、裂缝、位移、加速度等。（应变、应力、裂缝、位移、加速度等。（OUTPUTOUTPUT） 通过对输入与输出数据的量测、采集和分析通过对输入与输出数据的量测、采集和分析(fnx)(fnx)处理，可了解试件系统的工作特性，从而做出定量的评价。处理，可了解试件系统的工作特性，从而做出定量的评价。 4.1 4.1 概概 述述第1页/共51页第二页，共52页。为了采集为了采集(c

2、ij)(cij)到准确、可靠的数据，应该采用正确的量测方法，选用可靠的量测仪器设备。到准确、可靠的数据，应该采用正确的量测方法，选用可靠的量测仪器设备。第2页/共51页第三页，共52页。数据量测与采集方法数据量测与采集方法 （技术（技术(jsh)(jsh)发展）发展）(1) (1) 人工测量、人工记录人工测量、人工记录(jl)(jl)：直尺测量变形；：直尺测量变形；(4) (4) 自动化数据自动化数据(shj)(shj)采集系统测量、记录、处理。采集系统测量、记录、处理。 (3) (3) 仪器测量、记录：仪器测量、记录： X-Y记录仪；记录仪；(2)(2) 仪器测量、人工记录仪器测量、人工记录

3、：应变仪配应变计、位移计应变仪配应变计、位移计测量测量应变或位移应变或位移；第3页/共51页第四页，共52页。数据采集数据采集(cij)(cij)的仪器分类的仪器分类v 传感器：感受各种物理量（力、位移、应变传感器：感受各种物理量（力、位移、应变(yngbin)等），并把它们转换成电信号或其等），并把它们转换成电信号或其v 它容易处理的信号。它容易处理的信号。v 放大器：把传感器传来的信号放大器：把传感器传来的信号(xnho)放大，使之可被显示和记录。放大，使之可被显示和记录。v 显示器：把信号用可见的形式显示出来。显示器：把信号用可见的形式显示出来。v 记录器：记录器：把采集到的数据记录下来

4、，作长期保存。把采集到的数据记录下来，作长期保存。v 分析仪器：对采集到的数据进行分析处理。分析仪器：对采集到的数据进行分析处理。v 数据采集仪：数据采集仪：自动扫描和采集。自动扫描和采集。v 数据采集系统：集成式仪器（集上述所有功能为一体）。可自动扫描、采集数据采集系统：集成式仪器（集上述所有功能为一体）。可自动扫描、采集 及数据处理。及数据处理。 1. 按功能划分按功能划分第4页/共51页第五页，共52页。 2. 按工作原理按工作原理(yunl)划分划分第5页/共51页第六页，共52页。3. 按用途按用途(yngt)划分划分5. 按记录按记录(jl)与显示方式分划分与显示方式分划分4. 按

5、仪器与结构的关系可分按仪器与结构的关系可分第6页/共51页第七页，共52页。v 最小分度值最小分度值( (刻度值刻度值) )：仪器：仪器(yq)(yq)所能指出的最小测量值。所能指出的最小测量值。v 量程量程(lingchng)(lingchng)：测量范围。：测量范围。v 灵敏度：被测量的单位变化灵敏度：被测量的单位变化(binhu)(binhu)引起仪器示值的变化引起仪器示值的变化(binhu)(binhu)。v 滞后：一个量程反复后仪器输出的最大差值。滞后：一个量程反复后仪器输出的最大差值。v 精确度：指示值与测量值的符合程度。精确度：指示值与测量值的符合程度。第7页/共51页第八页，共

6、52页。s smax= （M/I）ymaxMM4.2 4.2 应变应变(yngbin)(yngbin)测量测量 第8页/共51页第九页，共52页。02468102030s(MPa)e 10-3第9页/共51页第十页，共52页。第10页/共51页第十一页，共52页。/lle 应变量测的实质：应变量测的实质： 量测标距量测标距L L的变化的变化(binhu)(binhu)增量增量L L。标距标距L L的选择方法：的选择方法：对于应力梯度较大的结构对于应力梯度较大的结构(jigu)(jigu)和应力集中的测点，标距应尽量小。和应力集中的测点，标距应尽量小。对某些非均质材料组成的结构对某些非均质材料组

7、成的结构(jigu)(jigu)，应有适当范围。，应有适当范围。电阻应变计电阻应变计第11页/共51页第十二页，共52页。AlRlnlnlnlnALR电阻变化率为：电阻变化率为： AdALdLdRdR第12页/共51页第十三页，共52页。24DADdDAdA2AdALdLdRdRe)21 ( dRdRe222LdLDdDAdA22ln4lnln4DADADADADAln24lnlnln4lnln422第13页/共51页第十四页，共52页。e)21 ( dRdR)21 (eedRdR0)21 (Kdee0KRdR第14页/共51页第十五页，共52页。电阻应变电阻应变(yngbin)(yngbin

8、)片的构造、分类与粘贴工艺片的构造、分类与粘贴工艺1. 构造构造(guzo)：由敏感栅、基底、覆盖层和引：由敏感栅、基底、覆盖层和引出线组成。出线组成。敏感栅：应变变换成电阻变化量的敏感部分；敏感栅：应变变换成电阻变化量的敏感部分； 金属或半导体材料制成的单丝或栅状体；金属或半导体材料制成的单丝或栅状体； 栅长栅长L和栅宽和栅宽B代表应变片的标称代表应变片的标称(bio chn)尺寸，即规格。尺寸，即规格。 基底和覆盖层：基底和覆盖层：起定位和保护电阻丝，使电阻丝和被测试件之间绝缘；起定位和保护电阻丝，使电阻丝和被测试件之间绝缘； 基底尺寸代表应变片外形尺寸。基底尺寸代表应变片外形尺寸。 第1

9、5页/共51页第十六页，共52页。粘结剂：粘结剂： 具有一定电绝缘性能的粘结材料。具有一定电绝缘性能的粘结材料。 将敏感栅固定在基底将敏感栅固定在基底(j d)上，或将应变片的基底上，或将应变片的基底(j d)粘贴在试件的表面。粘贴在试件的表面。 引出线：引出线： 采用镀银、镀锡或镀合金的软铜线制成；采用镀银、镀锡或镀合金的软铜线制成； 在制造在制造(zhzo)应变片时与电阻丝焊接在一起；应变片时与电阻丝焊接在一起； 通过测量导线接人应变测量桥。通过测量导线接人应变测量桥。第16页/共51页第十七页，共52页。2. 电阻应变电阻应变(yngbin)片的分类片的分类第17页/共51页第十八页，共

10、52页。1）标距：）标距：2）规格）规格(gug)：3） 电阻值：电阻值：3. 3. 应变应变(yngbin)(yngbin)片技术指标片技术指标5） 灵敏灵敏(ln mn)系数：系数：6） 温度适用范围：温度适用范围： 4） 精度等级：精度等级：第18页/共51页第十九页，共52页。3. 3. 应变应变(yngbin)(yngbin)片粘贴工艺片粘贴工艺第19页/共51页第二十页，共52页。电阻电阻(dinz)(dinz)应变仪的测量电路（偏位法）应变仪的测量电路（偏位法） 36102102eKRRe0KRR第20页/共51页第二十一页，共52页。第21页/共51页第二十二页，共52页。 初

11、始时初始时R1=R2=R3=R4，当电阻，当电阻R1变化变化R1，其它，其它(qt)电阻均保持不变情况下，电阻均保持不变情况下，分析分析UBD的变化：的变化：44111RIRRIUUUADABBD4342111;RRUIRRRUIACACACACBDURRRRRRRRRRURRRRRRRRU4321314231434211111114422eKURRUURRRRUACACACBD第22页/共51页第二十三页，共52页。 初始初始(ch sh)时时R1=R2=R3=R4，当电阻，当电阻R1变化变化R1且电阻且电阻R2变化变化R2时时 ，而其它电阻均保持不变情况下，分析，而其它电阻均保持不变情况下

12、，分析UBD的变化：的变化：)(442121433221111eeKURRRUURRRRRRRRRUACACACBD44111RIRRIUUUADABBD43422111;RRUIRRRRUIACAC第23页/共51页第二十四页，共52页。 初始初始(ch sh)时时R1=R2=R3=R4，当电阻，当电阻R1 R4分别变化分别变化R1 R4时，时，试分析试分析UBD的变化。的变化。)(44321eeeeKUUACBD第24页/共51页第二十五页，共52页。14eKUUACBDRRUUACBD14e0KRR第25页/共51页第二十六页，共52页。温度温度(wnd)(wnd)补偿技术补偿技术ttB

13、DKURRUUe44第26页/共51页第二十七页，共52页。RR1 1 = = R Rlflf+ + R R1t1t；11211221144)(4)(4eKURRURRRRRURRRRUUfttfACBD第27页/共51页第二十八页，共52页。2121221144)(4eeKURRRURRRRRRUUfftftfBD第28页/共51页第二十九页，共52页。实用实用(shyng)(shyng)电路及其应用电路及其应用)(4ADCDBCABACBDKUUeeeeKUUACBDADCDBCAB4)(0eeeee0e第29页/共51页第三十页，共52页。)(442121eeKURRRUUACACBD)

14、(40BCABACBDKUUeee第30页/共51页第三十一页，共52页。)(4211RRRRRUUttfBDffKURRU1144e0 .01fRfACBDKUU104ee第31页/共51页第三十二页，共52页。)(42211RRRRRRUUtftfBDffKU214eefKU124efACBDKUU1024ee第32页/共51页第三十三页，共52页。第33页/共51页第三十四页，共52页。)22(433224141RRRRRRRRRRUUtftfttffBD RRRRRUffff2432412243241ffffKUeeee22432410ffffACBDKUUeeeee第34页/共51页

15、第三十五页，共52页。)(46644RRRRRRUUttfBDRRRUf644ee644fKUe144 fKUfACBDKUU1014ee第35页/共51页第三十六页，共52页。)(4211RRRRRUUttfBDffKURRU1144efACBDKUU104ee第36页/共51页第三十七页，共52页。第37页/共51页第三十八页，共52页。)22(4552121RRRRRRRRUUttttffBDRRRUff24212421ffKUee2210ffeee第38页/共51页第三十九页，共52页。)(44321eeeeKUUACBDffffACBDKUU432104eeeee第39页/共51页第

16、四十页，共52页。ffffBDKUU43214eeeeffffACBDKUU432104eeeee第40页/共51页第四十一页，共52页。)(224224411214321eeeeeeeeKUKUKUUBD1124eKU第41页/共51页第四十二页，共52页。第42页/共51页第四十三页，共52页。R1R2R3R4第43页/共51页第四十四页，共52页。第44页/共51页第四十五页，共52页。ffffBDKUU43214eeee第45页/共51页第四十六页，共52页。044111rRIRRIUUUADABBDrRIRRI441114112RrRR2111RRRUIAC34344RRUrRrRUIACACKRr2eeKRR11第46页/共51页第四十七页，共52页。工作肢转换法：每次只切换工作片，温度工作肢转换法：每次只切换工作片，温度(wnd)补偿片为公用片；补偿片为公用片；中线转换法：同时切换工作片和补偿片，中线