复杂应力电测实验共22页
实验五 复杂应力电测实验(2H)
机械工程基础实验实验报告书实验项目名称: 复杂应力电测实验学年：学期：入学班级：专业班级：学号：姓名：联系电话：指导老师：1复杂应力实验设计(预习报告)[注：同学们在上课前需完成预习报告，并交老师检查后方可进行实验] 一、 实验目的 设计出为间接测量主应力1σ及3σ而所需的应变片组分布方案。
二、 画出应变片组的几种常见分布形式三、 应变片组分布设计理论推导 a) 根据主应力公式=1σ =3σ为得到1σ及3σ，必须先求出X σ,Y σ及XY τ b) 根据广义虎克定律公式（推导一般公式）=x σ Y σ= XY XY G γτ=为得到X σ,Y σ及XY τ，必须先求出X ε，Y ε及XY γ C ）根据任意角度应变公式a a a a XY Y X a cos sin sin cos 22γεεε-+=为得到X ε，Y ε及XY γ，必须建立三个方向1a 、2a ，及3a 的应变公式进行联立求解，显然1a ε，2a ε及3a ε可以由电测法直接测出，可以看作已知值。
（问题得到解决）四、 画出自己设计的应变花分布图并写出1σ及3σ的表达式（要求：有推导步骤，可写在背面）1=a ε 度；2=a ε 度；3=a ε 度),,(3211a a a f εεεσ== ),,(3213a a a f εεεσ==实验五复杂应力电测实验（2H）一、实验目的二、实验设备1.多用应力实验台(图1)C图 13三、 实验设计方案（测量位置选择在AA ‘截面的最顶点（图2））目标：测量主应力（）及31σσ以及弯矩（M ）和扭矩（M n ） 提示：Z x W M=σ，nn xy W M ==max ττ图2应变花。
电测法应力分析实验
第二章 电测法应力分析实验电测法是实验应力分析中应用最广泛和最有效的方法之一，广泛应用于机械、土木、水利、材料、航空航天等工程技术领域，是验证理论、检验工程质量和科学研究的有力手段。
第一节 矩形截面梁的纯弯曲实验一、实验目的1.熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。
2.测量矩形截面梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律。
3.比较正应力的实验测量值与理论计算值的差别。
二、实验设备和仪器1.多用电测实验台。
2.YJ28A -P10R 型静态电阻应变仪。
3.SDX -I 型载荷显示仪。
4.游标卡尺。
三、实验原理及方法实验装置如图2-1所示，矩形截面梁采用低碳钢制成。
在梁承发生纯弯曲变形梁段的侧面上，沿与轴线平行的不同高度的线段22-、11-、00-、11'-'、22'-'（00-线位于中性层上，22-线位于梁的上表面，22'-'线位于梁的下表面，11-和11'-'、22-和22'-'各距00-线等距，其距离分别用1y 和2y 表示）上粘贴有五个应变片作为工作片，另外在梁的右支点以外粘贴有一个应变片作为温度补偿片。
将五个工作片和温度补偿片的引线以半桥形式分别接入电阻应变仪后面板上的五个通道中，组成五个电桥（其中工作片的引线接在每个电桥的A 和B 端，温度补偿片接在电桥的B 和C 端）。
当梁在载荷作用下发生弯曲变形时，工作片的电阻值将随着梁的变形而发生变化，通过电阻应变仪可以分别测量出各对应位置的应变值实ε。
根据胡克定律，可计算出相应的应力值实实εσE = 式中，E 为梁材料的弹性模量。
梁在纯弯曲变形时，横截面上的正应力理论计算公式为zI y M ⋅=理σ式中：2/Fa M =为横截面上的弯矩；123/bh I z =为梁的横截面对中性轴的惯性矩；y 为中性轴到欲求应力点的距离。
图2-1 矩形截面梁的纯弯曲四、实验步骤1.测量矩形截面梁的各个尺寸，预热电阻应变仪和载荷显示仪。
工程结构复杂应力分析任务指导书
复杂应力电测实验任务指导书一、实验特点：所用知识基本是材料力学和电测基础知识，但内容作了扩展和延伸，不再是对常规构件的应力、应变量测量，而是在非常规构件上当多种应变信息耦合在一起时如何进行分离和提取，包括材料常数的信息提取，实验具有研究性、综合性和设计性。
课程实施：共18学时，课内12学时，课外6学时，实验室在指定的时间段开放，两人一组，自由选题，自主完成方案设计和实验，以课程报告形式结课。
课程注重学生的科学实验训练，强调学生的创新能力、动手能力以及理论联系实际的能力的培养。
二、实验条件1. 拉压加载装置：台式，手动加载，配有5kN测力传感器及测力的数字显示；测力系统精度：0.5％±1字；实验空间：高350，宽200，厚度方向无限制；实验行程：40；装置外形尺寸：300×300×800，见右图。
2. TS3862型静态数字电阻应变仪（16通道）；3．单轴应变片10枚，万用表，游标卡尺，钢尺，502胶水，剪刀、刀片、砂纸、酒精、丙酮棉、导线等；4. 10种类型金属材质的测试构件，包括：圆环构件、方框构件1（面内加载）、方框构件2（一边内侧变截面）、方框构件3（一边外侧变截面）、方框构件4（一边内侧变截面、一边外侧变截面）、方框构件5（离面加载）、异型截面方框、角形构件、不同截面组合构件、薄壁构件。
构件尺寸自行测量。
三、实验项目名称及内容实验所给的测试构件均在材料弹性常数E、 、G未知条件下进行，载荷施加位置均在连接孔处，实施拉伸载荷。
测量内容包括：（1）、非常规构件上多种应变信息耦合在一起时材料常数的信息提取；（2）、测试构件在面内和离面载荷下的内力分离，关键几何位置测定，危险截面、危险点应力测定，载荷测定等实验方案设计和实验。
具体实验项目名称及内容如下：1、材料常数未知、对心载荷下角形构件内力图测定的方案设计及实验，构件见图2；内容包括：（1）、在给定加载方式的角形构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下测定角形构件的内力分布，给出内力分布图（实验中所给的最大载荷不要超过350N）。
应力分析电测法
第一章应力分析电测法§1-1 概述实验应力分析，是利用实验的方法来测定构件内应力或应变的一种技术。
它在工程应用领域是确定构件的承载能力，验证理论分析结果，改进构件设计的一种重要手段。
目前，实验应力分析技术已经形成一门学科并广泛应用于机械、动力、土木、水利、航空、材料化工和生物力学等领域。
应力分析试验是利用物理原理，把不易测量的力学量，如应力、应变等，转换成易测量的其他物理量，如光强、电压等，并且这种转换在理论上有确定的关系。
这样，可以通过测量这些物理量得到相应力学量的确定关系。
电测应力分析是利用金属丝的“电阻-应变”效应实现应变—电压转换的一种力学实验技术。
于20世纪30年代逐步应用于工程测试。
20世纪50年代，出现箔式应变计，由于箔式应变计便于大批量、标准化制造，使电测法逐步规范化和规模化，使之成为测量物体表面应变的一种常规测试方法。
目前商品化的应变计达2万余种，应用范围扩展到振动、高温、高压、液下、高速、强辐射等极端环境下的测量。
应变电测法也是某些力学量传感器的技术基础，广泛应用于传感器的设计。
应变电测法的主要缺点是：一只应变计仅能测量物体表面一点的某个方向的应变。
因此，需要多点、多方向布设应变计，才能得到全场测量的近似值。
另外，应变计存在有限面积，当贴附于测点时，反映的应变是片基面积内的平均应变。
对于高应变梯度测试精度较差。
本章将介绍应变电测法——简称“电测法”基本原理与试验技术。
§1-2 应变电测法原理应变电测法是利用金属丝的“电阻应变效应”测量构件表面应变的一种实验应力分析技术。
在测量硬件上主要由3部分组成：1.电阻应变片：作为传感器将应变量转换成可测量的电量参数。
2.测量电桥：组成各种测量电路。
3.电阻应变仪：输入测量电路获取的信号加以放大并转换成实际应变值。
一.电阻应变片的工作原理1.金属丝的电阻应变效应一根长l ，横截面积A ，电阻率ρ的金属丝，电阻R 表示为：ARρ= 当金属丝受到轴向拉伸作用，上式两边取微分，有：dA Ad A d A dR 2-+=ρρ 两边同时除以R ，得：AdAd d R dR -+= ρρ （1-1） 考虑圆形截面金属丝，直径为D 则： 24D A π= D d D dA 2π=于是d D dD A dA ν22-== 另外，试验表明，电阻率的变化率ρρd 与体积变化率VdV成正比，即： ldlm V dV md )21(νρρ-==式中ν为金属材料的泊松比；m 为比例常数。
复杂受力情况下应力应变测试分析
向上贴 ４个 相 同的应 变片 （ 图 ３ 示 ） 如 所 。各应 变 片 所 感受 的实 际应 变为 ：
Ｒ 一 ￡ ＋ ￡ ＋ ￡ Ｒ６ ￡ 一 一 ￡ ＋ ￡ ＋ ￡ ： Ｆ Ｍ； ：ｄ Ｆ Ｍ； Ｒｃ ￡ ＝ ￡ ＋ ￡ 一 ￡ Ｒｄ ￡ ＝ 一 ￡ ＋ ￡ 一 ￡ ： ｃ ｒ Ｆ Ｍ； ：ｄ Ｆ Ｍ。
应 力 、 变测 量 是 机 电工 程 测 试技 术 中应 用 最 应 广泛 的一种 测量 ， 目的 是 掌 握 被 测 件 的实 际应 力 其 大小及 分 布情况 ， 而分析 设 备构 件 的破坏 原 因 、 进 寿 命 长短 和 强度储 备等 。也 可用 于验 证 相应 的理 论公 式 ， 理安 排工艺 和 提供生 产 过程 的数 学模 型 ， 合 同时 也是设 计 和制造 多种应 变 式传 感器 的理论基 础 。 在 实 际测 试 中 ， 测 件往 往 处 于 复 杂 的受 力 状 被 态， 如转 轴 同时 承 受 扭 矩 、 曲 和 拉 伸 等 的 组 合 作 弯 用 。对 这种 复杂 受力 状 态 ， 我们 可 以利 用 不 同 的贴 片和组 桥方 式 ， 量 一 种 载 荷 而 消 除其 他 载 荷 的影 测 响， 最后 根 据测量 数据 结果 进行 综合 分 析 。
维普资讯
二、 受扭 转 、 拉伸 、 曲时 的组合应 变测量 弯
当被 测件 受一 扭 矩 Ｍｒ 弯矩 Ｍ （ 、 由横 向 力 ｑ引
起） 和轴 向力 同时作 用 时 （ 图 ３ 示 ） 为 了测 得扭 如 所 ， 矩 ， 般要 把应 变 片贴在 与轴 线± ５成 的方 向上 ， 一 ４。 所
、
受 弯 曲与 拉伸 时 的 组 合 应 变 测 量
当被测 件 同时受 拉 力 和 弯 曲 的联 合 作 用 （ 图 如 １ 示 ） 由拉力 Ｆ引起 的应 力 ， 所 ， 一Ｆ／ 在 截 面 均 Ａ， 匀分布 ， 应 力 应 变 关 系 为 ａ —Ｅ ， 由弯 矩 Ｍ 在 其 ｒ Ｆ ｅ，
应力分析电测法
应⼒分析电测法第⼀章应⼒分析电测法§1-1 概述实验应⼒分析，是利⽤实验的⽅法来测定构件内应⼒或应变的⼀种技术。
它在⼯程应⽤领域是确定构件的承载能⼒，验证理论分析结果，改进构件设计的⼀种重要⼿段。
⽬前，实验应⼒分析技术已经形成⼀门学科并⼴泛应⽤于机械、动⼒、⼟⽊、⽔利、航空、材料化⼯和⽣物⼒学等领域。
应⼒分析试验是利⽤物理原理，把不易测量的⼒学量，如应⼒、应变等，转换成易测量的其他物理量，如光强、电压等，并且这种转换在理论上有确定的关系。
这样，可以通过测量这些物理量得到相应⼒学量的确定关系。
电测应⼒分析是利⽤⾦属丝的“电阻-应变”效应实现应变—电压转换的⼀种⼒学实验技术。
于20世纪30年代逐步应⽤于⼯程测试。
20世纪50年代，出现箔式应变计，由于箔式应变计便于⼤批量、标准化制造，使电测法逐步规范化和规模化，使之成为测量物体表⾯应变的⼀种常规测试⽅法。
⽬前商品化的应变计达2万余种，应⽤范围扩展到振动、⾼温、⾼压、液下、⾼速、强辐射等极端环境下的测量。
应变电测法也是某些⼒学量传感器的技术基础，⼴泛应⽤于传感器的设计。
应变电测法的主要缺点是：⼀只应变计仅能测量物体表⾯⼀点的某个⽅向的应变。
因此，需要多点、多⽅向布设应变计，才能得到全场测量的近似值。
另外，应变计存在有限⾯积，当贴附于测点时，反映的应变是⽚基⾯积内的平均应变。
对于⾼应变梯度测试精度较差。
本章将介绍应变电测法——简称“电测法”基本原理与试验技术。
§1-2 应变电测法原理应变电测法是利⽤⾦属丝的“电阻应变效应”测量构件表⾯应变的⼀种实验应⼒分析技术。
在测量硬件上主要由3部分组成：1.电阻应变⽚：作为传感器将应变量转换成可测量的电量参数。
2.测量电桥：组成各种测量电路。
3.电阻应变仪：输⼊测量电路获取的信号加以放⼤并转换成实际应变值。
⼀.电阻应变⽚的⼯作原理1.⾦属丝的电阻应变效应⼀根长l ，横截⾯积A ，电阻率ρ的⾦属丝，电阻R 表⽰为：ARρ= 当⾦属丝受到轴向拉伸作⽤，上式两边取微分，有：dA Ad A d A dR 2-+=ρρ两边同时除以R ，得：AdAd d R dR -+= ρρ（1-1）考虑圆形截⾯⾦属丝，直径为D 则： 24D A π= D d D dA 2π=于是d D dD A dA ν22-== 另外，试验表明，电阻率的变化率ρρd 与体积变化率VdV成正⽐，即： ldlm V dV md )21(νρρ-==式中ν为⾦属材料的泊松⽐；m 为⽐例常数。
《电测量应力法》课件
05
电测量应力法的优缺点 与展望
电测量应力法的优点
精确度高
电测量应力法能够通过高精度的 测量设备，获得准确的应力数据 ，减少了人为误差和不确定性。
适用范围广
电测量应力法适用于各种材料和 结构的应力测量，包括金属、复 合材料、陶瓷等，具有广泛的适
用性。
非破坏性
电测量应力法是一种非破坏性的 测量方法，可以在不损伤材料或 结构的情况下进行应力测量，有 利于材料的保护和结构的完整性
高分子材料的电测量应力分析
总结词
高分子材料的电测量应力分析是一种非破坏性的检测方法， 能够快速准确地评估高分子材料的应力分布和强度。
详细描述
高分子材料在受到外力作用时，其电性能同样会发生变化。 通过电测量应力法，可以有效地分析高分子材料的应力状态 ，为高分子材料的设计和应用提供重要依据。
复合材料的电测量应力分析
将样品取出，拉伸至断裂，使 用电测量应力仪测量拉伸过程 中的应力。
准备样品
将聚合物、溶剂、添加剂等按 照一定比例混合，制备成待测 样品。
放入恒温箱
将样品放入恒温箱中，设定所 需的温度和时间进行加热或冷 却。
数据记录
记录拉伸应力随时间的变化数 据。
实验数据记录与分析
01
02
03
数据记录
记录拉伸应力、温度、时 间等数据。
结构健康监测
在土木工程、航空航天等领域，电 测量应力法可用于大型结构、桥梁 、飞机等的安全监测和评估。
03
电测量应力法的实验方 法
实验设备与材料
实验设备
电测量应力仪、恒温箱、搅拌器、天 平等。
材料
不同种类的聚合物、溶剂、添加剂等 。
实验步骤与操作
实验五电测应力分析一、电测法的基本原理与方法
实验五 电测应力分析一、电测法的基本原理与方法电阻应变测量技术可用于测定构件的表面应变，根据应力与应变之间的关系，确定构件的应力状态。
按作用原理，电阻应变片测量技术可看成由电阻应变片、电阻应变仪及记录器三部分组成。
它的工作原理是将电阻应变片固定在被测的构件上，当构件变形时，电阻应变片的阻值发生相应的变化，能通过电阻应变仪的电桥将此电阻值的变化转化为电压或电流的变化，并经放大器的放大，最后换算成应变数或输出与应变成正比的模拟电信号。
z 应变片(1)概念：能将被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。
(2)组成：由敏感栅、基底、覆盖层、引线四部分组成。
(3)原理：电阻变化与弹性体应变有确定的线性关系。
这种电阻值随同变形发生变化的现象叫电阻应变效应。
关系表达式：εK RR=Δ K －应变片的灵敏系数z 电桥由于被测构件变形引起应变片电阻的变化是很小，必须通过仪器来测量，这种仪器就是电阻应变仪。
在电阻应变仪中一般有电桥将应变片的电阻变化转换为电压或电流的变化。
如图：(1)无载荷工作状态()()43214231R R R R R R R R E U ++−= 当 4231R R R R =则电桥处于平衡状态，称为电桥的平衡条件0=U（2）有载荷工作状态各臂阻值分别有ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4变化()43214433221144εεεε−+−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛Δ−Δ+Δ−Δ=EKR R R R R R R R E U通过仪器转换直接输出应变值：4321εεεεε−+−=r ()με电阻应变仪电桥输出U 与各桥臂应变计的指示应变r ε有下列关系： 其中 4321εεεε、、、分别为各桥臂应变计的指示应变，K 为应变片的灵敏系数，为桥压。
E 二、电阻应变片各种接桥方法（一）接桥方法（1）温补半桥接法 （2）互补半桥接法（3）温补全桥接法（4）互补全桥接法（二）温度补偿在测量时，粘贴了应变片的被测试件总是处在一定温度环境中。
电测应力实验报告
电测应力实验报告电测应力实验报告引言：应力是物体内部的力，它描述了物体受力后产生的形变程度。
电测应力实验是一种常用的测量应力的方法，通过电阻应变片测量电阻值的变化，进而计算出应力的大小。
本实验旨在通过电测应力实验，探究应力的测量原理和方法，并分析实验结果。
实验原理：电测应力实验基于应变电阻效应，即材料的电阻值随应变的变化而发生改变。
应变电阻片是一种特殊的电阻片，其电阻值随着应力的变化而产生微小的变化。
通过测量电阻值的变化，可以计算出应力的大小。
实验步骤：1. 准备工作：将应变电阻片粘贴在试样上，并连接电路。
2. 施加载荷：在试样上施加一定的力，使其发生形变。
3. 电阻测量：使用电阻计测量应变电阻片的电阻值。
4. 记录数据：记录不同加载下的电阻值，并计算应力。
实验结果：通过实验测量得到的电阻值可以计算出应力的大小。
根据实验数据可以绘制应力-应变曲线，进一步分析材料的力学性质。
通过实验结果可以得出材料的弹性模量、屈服强度等重要参数，为材料的设计和应用提供依据。
实验误差：在实际实验中，由于测量设备和试样本身的不完美，会引入一定的误差。
例如，电阻计的精度、应变电阻片的粘贴质量等都会对实验结果产生影响。
为了减小误差，可以进行多组实验数据的平均值计算，并进行数据处理和统计分析。
实验应用：电测应力实验在工程领域有着广泛的应用。
例如，在航空航天、汽车制造、建筑结构等领域，需要对材料的应力进行准确测量，以确保结构的安全性和可靠性。
电测应力实验可以帮助工程师了解材料的性能，优化设计方案，提高产品质量。
结论：通过电测应力实验，我们可以准确测量材料的应力，并得到材料的力学性质参数。
电测应力实验是一种简便、可靠的方法，广泛应用于工程实践中。
在实际应用中，我们需要注意实验误差的控制，以提高实验结果的准确性。
电测应力实验为材料的设计和应用提供了重要的参考依据，对于工程领域的发展具有重要意义。
总结：电测应力实验是一种重要的实验方法，通过测量电阻值的变化来计算应力的大小。
应力测试实验报告
1.4 操作步骤
1) 做好实验准备、认真学习实验安全规程、检查仪器仪表。 2) 系统上电，打开计算机、应变测试仪、及配套软件。 3) 打开容器出口阀，通过压力表校准仪往容器注油，待气体拍完后关闭容器出口阀，继续 注油，分别测出增压和减压时 0.2MPa 和 0.4MPa 的应力及应变。 4) 试验完后，打开容器顶部出口阀门。 Nhomakorabea③
PD 0.4 0.3 10MPa 4 t 4 0.003 当 P=0.4MPa 时筒体上的应力为 PD 0.4 0.3 20MPa 2t 2 0.003
2）封头应力 由于是球形封头 当 P=0.2MPa 时
④
PD 0.2 0.3 5MPa 4t 4 0.003
10 10 5 5 5 5 5 5 5 5
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
20 20 10 10 10 10 10 10 10 10
3.2 结果讨论及误差分析
作出压力为 0.4MPa 时的理论应力分布图如图 2 所示
图 2 球形封头容器理论应力分布图
图 3 球形封头容器实测应力分布图
22 15 29 12 25
4 3 5 2 5
17 15 24 17 18
47 34 60 27 53
11 8 14 7 12
44 31 58 25 51
9 6 12 5 1
32 25 42 29 31
由原始数据表 1 可以计算得增压和减压时的平均值。 平均值计算
=( z + j）
①
其中应力可由②式计算可得 也可以直接用实验计算机已计算好的原始记录的应力值。 将整理好的数据写入表 2 中。
dfsservice实验三+典型(复杂)结构压力容器应力应变测试综合实验-推荐下载
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
《实验应力分析》电测法教学课件
1、敏感栅 2、基底 3、引线 4、覆盖层 5、粘结剂
图2-1 应变片的构造
一、应变片的构造
金属箔式电阻片是用 厚度0.001~0.01 mm的 金属箔作为敏感栅，箔片 材料为康铜、镍铬合金等， 利用光刻技术制成。它的 几何形状和尺寸非常精密。 参见图2-2，也由五部分 组成。
1、敏感栅 2、基底 3、引线 4、覆盖层 5、粘结剂
定义：当将应变片安装在处于单向应力状态的试件表面，应 变片轴线与应力方向平行时，应变片电阻值的相对变化与沿其 轴向的应变之比值，即K= (ΔR/R)/εx 。
应变片的灵敏系数主要取决于敏感栅材料的灵敏系数，但两 者又不相等：由于横栅的存在，使敏感栅的灵敏系数小于丝材 的灵敏系数；试件的变形是通过基底和粘结剂传递给敏感栅， 又使应变片的灵敏系数小于敏感栅的灵敏系数。
图2-2 金属箔式应变片
二、电阻丝的应变效应
金属导体的电阻随其变形(伸长或缩短)而发生改变的这种物 理现象叫金属导线的应变效应。
已知导线电阻表达式为
Rρ l A
(2-1)
其中，R是导线的电阻(Ω)，ρ是导线的电阻率(Ω •mm2/m)，l
是导线的长度(m) ，A是导线的横截面积(m2)。
考虑导线电阻率ρ为常量时，导体伸长后引起电阻的变化为
dRρdAlρlAd2A
(2-2)
将(2-2)式除以(2-1)式可得
dR dl dA Rl A
(2-3)
圆截面导线变形后直径D变为
D D -D D- ()1
其中，μ是泊桑比，ε＝dl/l是应变。截面面积变比为
dA D2-D 2-2με
A 4A
(2-4)
将(2-4)式代入(2-3)式得到 dR12με
应力测定实验PPT课件
1 dR
kR
（1-1）
式中 ε——应变仪测得的应变值； dR/R——应变片阻值随构件变形而发生的相对变化； k——比例系数（灵敏系数）。
若被测部位在弹性范围内工作，对测得的应变值，可以采用虎克定律换算 得到对应的应力值。
第36页/共50页
2．实验内容 主要对各种典型薄壁容器筒体、顶盖及接管或筒体的连接不连续处
半球形端盖
可拆平盖板
焊接平盖板
椭圆形端盖
图1-2 试件模型示意图，
2．主要仪器： （1）YJD—1型静动态电阻应变仪或YJD—17型静动态电阻应变仪 （2）P20R预调平衡箱 （3）惠斯登电桥等
第35页/共50页
三、实验原理和实验内容
1．实验原理 本实验是用电阻应变片测定零部件或结构指定部位的表面应变，再根据应
3．按应变仪、预调平衡箱的操作规程对各测点进行预调平衡。 4．打开排气阀，开动试压泵，将容器内的气体排除，然后关闭排气 阀，对实验容器进行加载。
第37页/共50页
5．对容器进行几次加载、卸载循环。消除应变片初受载后的永久变形，使 滞后误差趋于稳定。每次卸载后需进行预调平衡，然后按加载步骤加载，记 下应变读数。当应变读数和滞后量趋于恒定时，才可进行正式测量。
7
6
5
图1-1 薄壁容器应力测试装置
1—排气阀；2—压力表；3—薄壁容器 4—压力表；5—试压泵；6—进水阀；7—放水阀
第21页/共50页
2
筒体
锥形端盖
半球形端盖
可拆平盖板
焊接平盖板 图1-2 试件模型示意图，
椭圆形端盖
第22页/共50页
应变测量步骤
① 测点选择和布片方案的确定 ② 工作片、补偿片和预调平衡箱、电阻应变仪的连接。 ③ 容器内气体的排除 ④ 预加载和卸载 ⑤ 预调平衡、应变测量。 ⑥ 系统卸载，关闭电机和测量仪器。
复杂结构应力测量方案设计
复杂结构应力测量方案设计
一种常用复杂结构应力测量方案是电子应变计法。
具体操作步骤如下：
1. 根据实际情况确定需要测量的复杂结构部位以及测试点的数量和位置。
2. 根据测试点的位置和复杂结构的外形和材料特性,选择适合的电子应变计型号和粘贴方式。
一般采用光纤电子应变计或者片式电阻应变计。
3. 在原材料上面或者不影响外观和使用的位置上安装电子应变计。
粘贴时要注意压力均匀,粘贴实验前的应变计上必须紧固,并留出连接线头,初定应变计时注意保持垂直状态。
4. 制作牵引线,并在两端接上扩大器和数据采集系统。
数据采集系统要选择采样率、精度和测量范围合适的设备。
5. 经过以上步骤后,可以对复杂结构进行实验。
测量数据可以通过计算机软件实时监视和处理,也可以通过各种输出设备进行及时显示。
实验应力分析电测法电路原理及设备课件
R1 R2 R3 R4 R R R R R 2 3 4 1
所以
R1 R3 R2 R4 V R1 R2 R3 R4
R1 R2 R3 R4 R3 R4 R1 R2 R1 R2 R3 R4
R1 R3 R2 R4 u Ig V R Rg Rg R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 R3 R4 R1 R2
在相同的条件下，电压桥比功率桥输出电压大一倍。
§2-2 静态电阻应变仪
一、交流供桥、—双电桥零读静态应变仪
读数桥
b
Vac
W
W——调节灵敏系数电阻 a 构件未受力时
r
r
c r
ubD u BD ubd 0
构件受力后
r
d B
ubD
R
C R
1 R u BD V 4 R
R A
测量桥
V R D
平衡条件仍为
（2-7）
R1 R3 R2 R4
R1 R3 R2 R4 V Ig 2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 R1 R2
若 R1 产生 R 的增量，其他电阻不变，则
（2-7）
Ig V
由于 R R ，上式近似为
R / R 8R 6R V R 8R R
（2-4）
u BD
半桥
1 V K片 1 2 3 4 （2-4） 4
B R1 I1 R4 R2 C uBD R3 I V （2-6）
u BD
1 V K 片 1 2 4
（2-5）
A I
I2 D
若只有 R1 的变化，则
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械工程实验教学中心
3） 求解步骤
测量 1 ， 2 和 3
算出x ,y和 xy
算出sx和txy（其中： sy =0）
要求出最大主应力s1和最小主应力s3
测量角度的选择应注意： a.角度应该取得比较特殊 b.考虑市场上是否有这样的应变花
5．主应力s 1 及s 3电测方法
s s s s s s t 最 最小 大1 3 主 主 x应 应 2y 力 力 ( x 2y)2x 2y
1） 小主应力s3，必须先求出sx和txy（ sy
=0）
根据广义胡克定律有：
x
1 E
复杂应力实验
（薄壁圆筒的弯扭组合变形）
机械工程实验教学中心
实验目的
掌握电测应变花的运用 用电测法测定平面应力状态下一点主应力的
大小及方向 测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别
由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力
机械工程实验教学中心
实验设备
弯扭组合试验装置 BZ6104多功能信号采集分析仪
，因此，必须借助任意角度线应变公式转换
根据任意角度方向上的线应变公式 ：
x 2yx 2yco 2 s2 xs y i2 n
由于求解三个未知数x ,y和 xy，需要三个方程，因此，必须
建立三个联系方程进行求解，可令=0，45，90度（0，60，120度） （0，90，135度）
扭矩Mn(Pa)
机械工程实验教学中心
第二步：将载荷P由II-II截面向I-I截面简化
Mn
II
I
I
II
P
Mn
I
I
P
M
截面II： 载荷P
扭矩Mn(Pa)
截面I： 载荷P 扭矩Mn(Pa) 弯矩M（Pb)
机械工程实验教学中心
因此，截面I-I上一点A，受到弯矩M、扭矩Mn和剪力P三种作用
第一，弯矩
弯矩M在截面上产生垂直于截面的正应力，中性层之上为拉 应力，中性层之下为压应力，并切A点拉应力最大
(s x
us y )即x
1 E
s
x
y
1 E
(s
y
us x )即 y
1 E
(us x )
xy
1 G
t
xy
即
xy
1 G
t
xy
三个方程可以求解两个未知数sx和txy（ sy =0）,但x ,y和 xy必须为已知。
机械工程实验教学中心
2） x ,y和 xy 的求解 由于应变片只能测量某一个方向的线应变， 而不能测量角应变
机械工程实验教学中心
实验原理
1．应变花的类型
应变片可以测量一个方向上的线应变，那么要测量多个方向上的应 变就必须使用应变化，所谓应变化，实际就是多个应变片的组合（把 它们同时贴在一个基底上）
常用应变化有几种类型：
0、45、90度 应变花
0、60、120 度 应变花
机械工程实验教学中心
0、90、135度 应变花
S6：1
S9：1（存储仪器参数）
(本次实验不需要调整参数）
3. 加载前，按“平衡”按钮，对5个通道进行初始回零
4、加载，第一次加150N，每次增加100N，总共加到650N （最大的砝码100N，其次分别是50N，20N，10N）
5. 加载后，按“手动”按钮，对所测通道进行读书、纪录
机械工程实验教学中心
第二，扭矩
扭矩Mn在截面上产生平行于截面的剪应力，方向垂直于半径 ，大小和它到圆心的距离成正比，并且A点剪切应力最大
A σmax
A
τmax
机械工程实验教学中心
第三，剪力
剪力P在截面上产生平行于截面的剪切应力，由于A点处在空 心圆筒的顶端且是边缘点，因此剪力P在A点没有剪切应力
sx t xy
t xy sx
机械工程实验教学中心
3．应力状态分析
sx t xy
t xy sx
取A点处的一个单元体来分析其应力状态
左右平面——有弯矩产生正应力s x;和扭矩产生的剪切应力txy,
前后平面——只有扭矩在前后平面产生的剪切应力txy,（剪切应
力互等定律）
上下平面——既没有正应力s也没有剪切应力t,（因此，属于平
面应力状态）
机械工程实验教学中心
逆着Z轴向下投影
sx t xy
t xy sx
sx
t xy
A
t xy
sx
机械工程实验教学中心
4．主应力s 1 及s 3理论计算
I-I截面上的弯矩 M=Pb I-I截面上的扭矩 Mn=Pa 取A点为研究对象，研究其应力状态
sx
t xy sx
t xy
s max
M WZ
Pb WZ
2．结构示意图
I
I
a=500mm
b=250mm
P
300)mm
b
a
I-I截面受三 种载荷作用
D d
D=80mm d=70mm
I-I截面
Mn=Pa M=Pb Q=P
机械工程实验教学中心
第一步：将载荷P向II-II截面简化
I
b
II
I
III
II
a
III
P
截面III：
载荷P
Mn
II
I
I
II
P
截面II： 载荷P
sX
其中：
WZ
p (D4 32 D
d4)
t max
Mn Wn
Pa Wn
t Xy
Wn
p 16 D
(D4
d4)
将s x ,s y和t xy带入主应力计算公式（s y 0)
最 最小 大s s1 3 主 主 sx应 应 2sy力 力 (sx 2sy)tx 2y
机械工程实验教学中心
机械工程实验教学中心
6．弯矩M和扭矩MN 的测量
M WZ s X M N Wn t xy
注：sx 和txy取载荷P=650N时的值代如公式
机械工程实验教学中心
四、步骤
1、连接工作片（观察使用的通道号），由于只有三个工作应变片，
因此，只有要三个惠斯登电桥
R1 A
B
A
A
R4
R1
R4
D UBD B B UBD D
UAC
R3
R2
R3
C
C
R1 A
B
A
R1
B
由于仪器每个通道（惠斯登电桥）
的A接线柱内部连通，因此，可以转换为
下图
R1
B
A
B
¼桥每通道独立补 偿
B
因此，工作片一端接A接线柱， 一端接B接线柱，B接线柱代表了通道 号
机械工程实验教学中心
2. 设置仪器参数（按“设置/退出”按钮）
S1：05
S2：05
S3：2.20（1/4桥灵敏度）
注意事项
1、加砝码要注意轻拿轻放，避免冲击，摇晃 2、是在加所有砝码之前进行调“平衡” 3、信号采集分析仪显示的通道号（数码管显示的左边数据）与所 测应变片的方向没有对应关系。
机械工程实验教学中心