[经管营销]杨晓明-建筑结构试验-第三章-结构静载试验

5.丝绕式电阻应变片 6.短接式电阻应变片
8.焊接电阻应变片
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应变测试技术——电阻应变片
应变片选用
❖ 工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好 ❖ 被测物材料性质:弹模高,基长小;粗晶粒岩石混凝
土选用基长长 ❖ 按被测试件受力状态和应变性质：应变花 ❖ 变化大选用基长小，变化小选用基长 ❖ 按测量精度：标距、电阻值、灵敏度
砝码、混凝土立方块、
水箱、铁锭、废构件、水、汽 —荷载稳定
重物
车等
砂，石，砖 —荷载不稳定
构件标志长度l
≥50mm ≤l/5
加载重物
试件
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保护块
支座
4
静载试验的加载设备——重力加载
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静载试验的加载设备——重力加载
荷载传感器
钢梁
索
杠杆
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静载试验的加载设备——重力加载
U U R1R2 ( R1 R2 R3 R4 ) (R1 R2 )2 R1 R2 R3 R4
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应变测试技术——电阻应变片
❖ 实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的 应变片作为桥臂上的四个电阻
U U ( R1 R2 R3 R4 ) 4 R1 R2 R3 R4
4U KU
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静载试验的量测仪器
❖线位移传感器
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静载试验的量测仪器
❖倾角传感器
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静载试验的量测仪器
❖测力传感器
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静载试验的量测仪器
❖裂缝量测仪器
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电阻应变突变点； 放大镜观测法
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主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器 5 静载试验实例
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静载试验的加载设备——液压加载
二、液压加载系统(同步液压加载设备)：
试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液 压加载系统。
液压加载器
承力架
管路系统 操作台
试件
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试验台座
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静载试验的加载设备——液压加载
❖ 三、液压试验机：
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静载试验的加载设备——液压加载
• 在连接应变仪前再次检查应变片的阻值和绝缘情况
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主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器 5 静载试验实例
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静载试验的量测仪器
❖试验仪器仪表的主要技术性能指标
⑴精度：准确程度。 ⑵量程：量测物理量范围、工作频率范围 ⑶灵敏度:输出变化与输入变化比值 ⑷分辨率：能测量的最小变化 ⑸线性度：与理想线性接近程度 ⑹稳定性(漂移)
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应变测试技术——电阻应变片
• 检查应变片质量
• 挑选能组成温度补偿的应变片（阻值相差小于±0.1Ω)
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• 在选定贴应变片的位置划出十字线
• 划线深度要适中
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• 先用粗砂纸打磨结构表面
• 再用细砂纸精磨(45º交叉纹)
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• 用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面
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主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器 5 静载试验实例
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应变测试技术——电阻应变片
电阻应变片工作原理
❖ 利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被 测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩， 从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖板式试验台座
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖箱式试验台座
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖反力刚架
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖反力墙
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应变测试技术——电阻应变片
应变片粘结工艺
应变片检查：外观检查、电阻值检查 表面处理：刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、 吹风机烘干 贴片与固化：画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、 补胶 粘贴质量检查：外观检查、电阻值检查、绝缘电 阻检查、连接电阻应变仪检查 连接导线：导线固定、导线焊接 防潮处理：凡士林、石蜡等
❖ 四、电液伺服液压加载系统
函数发生器
位移控制 位移控制
荷荷载载控控制制
液压源
控制指令 放大器 放伺大服器阀 作动器
球铰
双向作动器 荷载传感器 位移传感器
应应变变控控制制 控制柜
减法器 伺服阀
应变传感器
位移传伺感服器阀控制信号
荷载传感器 反馈信号 试件
计算机—双闭环，数字化，可以输入应各变片种复杂波形， 边计算边控制。
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• 将应变片引线拉起至根部(引线如粘在构件上需小心操作!)
• 在紧连应变片的下部用胶水粘接一片连接片(焊片)
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• 为了使胶水快速固化，可用电吹风加热处理（注意距离）
• 用万用表测量应变片绝缘电阻值，应大于20MΩ
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• 将应变片引线焊接在接线片上，焊点要光滑牢固。
最理想、最普遍的加载方式
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静载试验的加载设备——液压加载
一、液压加载器—千斤顶
原理：用压油泵将具有一定压力的液压压入液压加
载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。
单向or双向
试件
活塞
手柄 (电动)
油泵油缸 进油阀 回油阀
储油缸 工作油缸
油压表
承力台
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静载试验的加载设备——液压加载
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静载试验实例
❖实例一：简支钢筋混凝土梁受弯破坏试验 ❖实例二：钢桁架非破坏静载试验
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本章小结
1 静载试验的加载设备
重力加载、液压加载
2 试验装置的支座设计
铰支座、固定边界、台座、反力架
3 应变测试技术
电阻应变片、电阻应变仪、温度补偿、应变片粘结
4 静载试验的测试仪器
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主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器 5 静载试验实例
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试验装置的支座设计
❖铰支座
2020❖固定边界
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖自平衡式台座
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应变测试技术——电阻应变片
应变仪工作原理
❖ 构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段 时应变约为10-6—10-2，故应变片的电阻变化 率很小,需用专门仪器进行测量,测量应变片的电 阻变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应 变仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。
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❖由于气压加载产生的是均布荷载，所以尤其适用 于平板和壳体试验。
❖气压加载法有两种：一种是正压加载，另一种是 负压加载。
❖正压加载是用空气压缩机对气囊充气，给试件加 均匀荷载。储气室的作用是储气和调节气囊的空气 压力，空气压力由气压计测量。
❖对于某些封闭结构，可以利用真空泵抽气的方法， 形成大气压力差对试件施加荷载。负压加载方法主 要用于模型试验中。
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应变测试技术——电阻应变片
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应变测试技术——电阻应变片
主应力方向已知的平面应力测量
1
E
1
2
1
2
2
E
1 2
2
1
σ2 ε2
ε1
主应力方向未知的平面应力测量应变花贴片
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应变测试技术——电阻应变片
❖应变片种类
1，2，3，7，9.箔式电阻应变片 4.半导体应变片
1
2
3
4
“邻臂相减，对臂相加”
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应变测试技术——电阻应变片
❖ 有时只在电桥的AB和BC端接应变片，而在AD 和DC端接应变仪内部的两个阻值相等的标准电 阻。这种接线法称为半桥接线法。
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2
3
4
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应变测试技术——电阻应变片
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位移、转角、力、裂缝
5 静载试验实例
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R4 R3
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应变测试技术——电阻应变片
❖ 惠斯登电桥：当它的桥臂上的四个电阻满足
R1R3 关R2系R4时，其输出端的输出电压为零,此时, 称为“电桥平衡”。
❖ 电阻改变了△R1，△R2，△R3和△R4时，电桥就 有可能不平衡，其输出端将有电压输出。当电 阻改变量与阻值相比很小时，输出的电压与电 阻的改变量的关系为：
❖重力加载的特点： 取材容易，加载设备简单，荷载值不
随结构变形而变化；用于长期试验和现 场试验。
一般来说加载劳动强度大，安全性差； 对于破坏性试验，应采取措施降低重物 块坠落距离，以防试件破坏时剧烈垮塌， 出安全事故。