测试技术课件第十三章 力学参数的测量
岩体工程力学参数钻孔原位测试新方法-概述说明以及解释
岩体工程力学参数钻孔原位测试新方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述岩体工程力学参数的测试是岩石工程领域中的重要工作,传统的测试方法存在一些局限性,如测试过程中可能会破坏岩体结构,导致测试结果不够准确。
针对这些问题,本文介绍了一种新的岩体工程力学参数测试方法,即钻孔原位测试方法。
该方法通过在岩体内部进行原位测试,不仅可以避免对岩体结构的破坏,还可以获得更准确的测试结果。
本文将详细介绍这一新方法的原理及其应用,并探讨其在岩体工程中的潜在优势和可能存在的局限性,最后展望了该方法的未来发展方向。
通过本文的介绍,读者将能够更全面地了解岩体工程力学参数测试的新方法,并认识到其在岩石工程领域中的重要意义和应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括对整篇文章的结构安排和各个部分内容的简要描述。
具体可写为:文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了本文的研究背景和意义,以及新方法的应用前景。
正文部分将介绍传统岩体工程力学参数测试方法和新方法的原理及优势,并探讨新方法在岩体工程中的实际应用情况。
结论部分将总结新方法的优势和可能存在的局限性,以及展望未来可能的研究方向和应用前景。
通过这样的结构安排,读者可以清晰地了解本文的研究内容和逻辑结构。
1.3 目的:本文的目的在于介绍一种新的岩体工程力学参数钻孔原位测试方法,通过对该方法的介绍和分析,探讨其在岩体工程中的应用前景和优势。
同时,也对可能存在的局限性进行了探讨,为该方法的进一步改进和完善提供参考。
最终目的是为了推动岩体工程领域的技术创新和发展,提高岩体工程力学参数测试的准确性和可靠性,为工程实践提供更科学、更可靠的技术支持。
2.正文2.1 传统岩体工程力学参数测试方法岩体工程力学参数的测试一直是岩土工程领域中的重要研究内容,传统的岩体工程力学参数测试方法主要包括室内试验和野外测试两种。
室内试验主要包括岩石样品的采集、制备和力学性能测试。
采集岩石样品后,需要经过标准化的制备工艺,制作成符合标准要求的试样,然后进行拉伸、压缩、剪切等力学性能测试,从而得到岩石的强度、变形模量、泊松比等力学参数。
自动检测技术及应用力学传感器及力学量检测最全PPT
2. 恒流源供电的直流电桥的 工作原理
Ø 如图2-12所示为恒流源供电的直流 电桥测量电路。电桥输出为:
U0I1R 1I2R 4R 1R 1R R 3 2 R R 2 3R 4R 4I
恒压源电桥输出
U0U baU da(R 1R 1R R 3 2) (R R 3 2R 4R 4)U i 图2-12
自动检测技术及应用力学传感器及 力学量检测
学习要点
➢了解力的概念及力的测量原理。 ➢掌握常用力、压力传感器的测量原理。 ➢掌握电阻应变片的测量电路及补偿原理 ➢掌握电容式传感器的测量原理 ➢熟悉应变式、压电式、电容式等传感器 的应用。
2.1 概述
u 力是物质之间的一种相互作用
物 体
使物体产生变形;
u 根据电桥电源的不同,电桥可分为直流电桥和交流电桥。可采用恒压源 或恒流源供电。
u 由于直流电桥比较简单,交流电桥原理与它相似,所以我们只分析直流 电桥的工作原理。
恒压源供电的直流电桥的工作原理
u 如图2-11a所示为恒压源供电的直流 电桥测量电路。其特点是,当被测量 无变化时,电桥平衡时输出为零。当 被测量发生变化时,电桥平衡被打破, 有电压输出。输出的电压与被测量的 变化成比例。电桥的输出电压为:
应
变
片
图2-8 电阻应变片类型
形
状
图2-9 应变花的形状
箔式应变片外形
电阻应变片工作原理
u 电阻应变片式传感器是利用了金属和半导体材料的“应变效应” u 应变效应——金属和半导体材料的电阻值随它承受的机械变形大小而
发生变化的现象就称为“应变效应”。 u 如图2-10所示,当电阻丝受到拉力F时,其阻值发生变化。材料电阻
得出单臂电桥输出:U014RRUi 14kUi
动态粘弹谱仪测定聚合物的动态力学性能-高分子物理-实验13-14
3
由复数的指数表达式 ei t = cosωt + isinωt
ω
iei t = icosωt - sinωt
ω
可见sinωt是复数ei t的虚数部分 ,记作 Im(ei t) = sinωt;cosωt是复数 iei t的虚数部分,
ω ω ω
记作 Im(iei t) = cosωt。则
ω
ε(t) =
σ
= Im[ = Im[
∧
[J1(ω)Im(ei t) -J2(ω)Im(iei t) ]
ω
ω
σ σe
∧ ∧
∧
( J1(ω)ei t- iJ2(ω)ei t ) ]
ω ω
iωt
(J1(ω)-iJ2(ω) )
因为
σ
∧
Im(ei t) =
ω
σ sinωt = σ(t),并记
*
J 则
=
J1(ω)-iJ2(ω)
ε ε
∧
∧
ei t,则dε(t)/t
ω
= iω ei
ωt
ε
∧
ei t,代入得
ω
ei t = iωη
ω
ε
∧
* G = iωη * 这里复数模量G 只有虚数部分,可见在流动时没有能量的储存,储能模量G1(ω)=0,只有 能量的损耗G2(ω) = ωη。动态粘度就定义为
η动态 = G2(ω)/ω
它表示在阻尼振动时聚合物自身的内耗。 在交变应力作用下聚合物粘弹性行为的特征性状可由图 3、4 一目了然。取lgJ1(ω)和 lgJ2(ω)对lgω作图,在频率ω很高时,储能柔量是一常数,但值很小。此时材料就象一块 弹性固体。当频率降低时,储能柔量逐渐增大到另一个比较大的常数值,材料表现为高弹 性,像橡胶一样。中间的转变区域复盖了好几个数量级的频率ω。当频率进一步降低时, 线性聚合物由于有流动,其储能柔量继续增大,材料就像粘性液体。对交联聚合物,由于不 可能出现流动仍保持在高弹态。
力学量检测技术PPT课件
3.1 压力的测量
测量精度较高;频率响应高。但由于压电元件存在电荷 泄漏,故不适宜测量缓慢变化的压力和静态压力。
第33页/共13433页
3.1 压力的测量
• (4)电容式压力传感器
基本原理:变电容测量原理。
测量方式:将由被测压力引起的弹性元件的位移变形转
变为电容的变化,用测量电容的方法测出电容量,便可知 道
第9页/共134页9
3.1 压力的测量
• U形管压力计
在U形管两端接入不同压力p1和p2时, 根据流体静力平衡原理可知,U形管两边管 内液柱差h与被测压力p1和p2的关系为:
可见U形管内的液柱差h与被测差压或压力成正比,因此 被测压差或压力可以用工作液高度h的大小来表示
第10页/共13410页
3.1 压力的测量
测量电极经导线引出,从而组 成
电容式差压传感器
结构坚实,灵敏度高,过载能力 大;精度可达±0.25-0.05%;可以
了两个电容器。当隔离膜片感 测量压力和差压。 第35页/共13435页
3.1 压力的测量
② 变面积式
可动电极与固定电极均是金
属同心多层圆筒,断面呈梳齿 形
,其电容量由两电极交错重叠 部
3.1 压力的测量
② 振膜式压力传感器
振膜为一个平膜片,和基座构成密 封的压力测量室,被测压力p经过导
压 管进入压力测量室内。
参考压力室可以通大气用于测量表 压,也可以抽成真空测量绝压。
装于基座顶部的电磁线圈作为激振 源给膜片提供激振力,当激振频率与
膜 片固有频率一致时,膜片产生谐振。
没有压力时,膜片是平的,其谐振 频 率 为 f0; 当 有 压 力 作 用 时第,40膜页/片共1受3440页
动态力学的测量和分析
解决思路
研发新型高精度传感器和测量技术, 提高测量精度和稳定性。
多场耦合问题
动态力学系统中常常涉及多物理场 的耦合作用,如力、热、电等,这 使得分析变得更加复杂。
解决思路
发展多场耦合分析方法,综合考虑 各种物理场的影响,提高分析的准 确性。
发展趋势预测
智能化测量
随着人工智能和机器学习技术的发展,未来动态力学测量将更加智 能化,能够实现自适应测量和数据分析。
A/D转换
将模拟信号转换为数字信号, 以便进行后续的数据处理和分 析。
数据采集系统
实现多路信号的同步采集、存 储和显示,提供实时数据监测 功能。
误差来源及减小误差措施
系统误差
由于测量原理、传感器设计等因 素引起的误差,可通过校准、补 偿等方法减小。
随机误差
由环境因素、电磁干扰等随机因 素引起的误差,可通过多次测量 取平均值、采用合适的滤波技术 等手段降低其影响。
跨学科融合
动态力学将与材料科学、计算机科学、数 学等学科进行更深入的融合,形成新的学 科增长点。
国际合作与交流
加强国际间的合作与交流,共同推动动态 力学领域的发展,为解决全球性挑战贡献
力量。
THANK YOU
感谢聆听
动态力学的测量和分析
汇报人:XX
2024-01-18
目
CONTENCT
录
• 引言 • 动态力学基本概念与原理 • 测量方法与技术 • 分析方法与应用实例 • 实验设计与注意事项 • 挑战、发展趋势及前景展望
01
引言
目的和背景
研究目的
通过对动态力学的测量和分析,揭示物体在动态载荷下的力学行 为,为工程设计和科学研究提供理论支持。
《现代力学测试技术》PPT课件
设计要求 材料的研制生产 材料、构造的力学 性能检测 无损评价方法和验收标准的建立。这已 被视为完整而不可分割的系统工程。
使用运行阶段:
在役检测,平安运行、可靠性评价。通过检测, 了解现状、分析问题的原委,对提高设计理论水平、 改进施工工艺和质量,提高使用性能、延长使用寿 命都是至关重要的。
开展方向 :
人类的信息化时代必将为智能测试提供 更为广阔的应用前景。随着科学技术的 开展,现代测试技术将向着高可靠性、 高智能化方向开展。
1.采用新型信息处理方法
2.集成仪器〔虚拟仪器〕
3.采用高智能化软件
4.网络化
5.通用化与标准化
就工程构造而言,运用现代各种测试 技术对构造进展无损检测、监测与故障 诊断是目前该领域中最受关注的一个研 究方向。
3、对测试数据进展各种处理,根据测试要求 不同,处理结果可形成各种信息,也可去执行各 种操作。
测试技术的地位和重要性:
科学的开展突破是以测试技术的水平 为根底的,同时科学技术的开展又促进测 试技术开展。测试技术已渗透到人类的科 学研究、工程实践和日常生活的各个方面。 在生产活动中广泛应用测试技术,如生产 过程中产品质量的控制、节能和生产过程 的自动化等。这些都要测量生产过程中的 有关参数和(或)进展反响控制,以保证生 产过程中的这些参数处于最正确最优状态。
二、工程构造的无损检测与故障诊断
1.构造无损检测与故障诊断的内涵 即对构造进展检测、分析和评估,以
确定构造是否有故障存在,进而判别故 障的程度和方位,以及构造目前的状况、 使用功能和构造故障的变化趋势等,从 而对构造作出平安性评价、使用寿命评 估等。
2.无损检测——
是指以不损及材料、构造和其将来使 用及使用可靠性的方式,对材料或构造 或此两者进展物理力学性能变化,几何 特性,组织构造,化学成份,宏观缺陷 等检测。
【精选】测试技术的工程应用PPT实用资料
• (1)静态电阻应变仪
主要测量静载荷作用下物理量的变化,其应变信号变化十分缓慢或变 化一次后能相对稳定。静态应变仪一般是载波放大式的,使用零位法 进行测量,进行多点测量时需选配一个预调平衡箱。各传感器和箱内 电阻一起组桥,并进行预调平衡。预调或实测时需另配一手动或自动 其贴片和接桥的方多法如点下图转所换示。开关,依次接通测量。如YJ-5型静态电阻应变仪。 这3)样常布用片•热实电现(偶了的2温基)度本自静要补求偿动,态又得电到了阻最应大输变出应仪变值,还消除了因加载偏心而造成的附加弯矩。 其第广中三泛全 节 采桥用流接两体法种Y静参的测J数动输量D的出轧-态测是制1量和半力电桥的Y阻接方J法法应D的:-二变7倍型。仪静测动量态静电态阻应应变变为仪主工,作也频可率测分量别频为率0较~低10的H动z和态0应~变。 5其(.中2)用全全 静桥•桥 动接提 态法1(高 电的0应 阻3输0变 应)出H测 变是z动量仪半。的桥态灵接敏电法度的阻二倍应。变仪 多一由普、于勒 应 主U力应S、力F动可应达变测x、态0测量~量固应y的的相2变作组含0用桥量0仪,原较0该则多与H单或z各元含。体有种在个气X泡记、别的Y录液方可体向仪达。的伸配1长0合量k为H用Δzx以、。Δ测y动,如量态图动应6-6(态变a)、应仪(b)变所具示。有,该测电方量向桥的的、应变工放为作大x=频器Δx/率、x、可相y=Δy/y; (2)补偿导敏线同检样还波可器以用和来调滤整波回路器的电等阻。值和动屏蔽态外应界干变扰;仪用“偏位法”进行测量,可测量周 2静.态直应流变电仪桥一期的般输或是出载加非波减放周特大性期式的性,使的用零动位态法进应行测变量。,进如行多Y点D测-1量5时型需选动配一态个电预调阻平衡应箱变。 仪。 • (4)超动态电阻应变仪
测试技术的工程应 用
测试技术讲义.ppt
1.2.2 设备运行状态监控系统
对关键设备运行状态实施24小时实时动态 监测,可以及时、准确地掌握它的变化趋势 ,为工程技术人员提供详细、全面的机组信 息,是实现设备事后维修或定期维修向预测 维修转变的基础。
某火力发电厂30MW汽轮发电机组的计算机设备运行 状态监测系统原理框图
1.2.3 家电产品中的传感器
衣量传感器——衣物量的多少,决定设定水位的高低。 衣质传感器——衣物重量、织物种类,决定最优洗涤 温度、洗涤时间。
水温传感器——开机时的环境温度和注水结束时的水 温,为模糊推论提供信息。
水质传感器——检测水的硬度,决定添加洗衣粉的量 以期达到最佳洗涤效果。
光传感器——洗涤液的透光率,间接检测洗净程度。 其他传感器——监测漂洗过程中的肥皂沫的变化决定 漂洗的次数;监测干衣过程中衣物电阻值的变化,决 定烘干时间。
➢测试技术在工程技术领域中应用广泛
工程研究、产品开发、生产监督、质 量控制和性能实验等,都离不开测试技 术。
➢测试技术几乎涉及任何一项工程领域
无论是生物、海洋、气象、地质、通 信以及机械、电子等工程,都离不开测 试与信息处理。
• 玻璃管温度计——直接将被测对象温度 的变化转化为温度计液面示值,这中间 没有电量的转换和分析处理电路,很简 单,但测量精度底,同时也很难实现测 量自动化。
采用固态指纹传感器、IC卡和密码保护的三种具有 身份认证功能的防盗锁。
1.3 信号处理和分析
• 信号分析——研究信号的构成和特征值 的过程。
• 信号处理——信号经过必要的加工变换, 以期获得有用信息的过程。
• 如:功率放大、调制与解调、滤波、变 换、估值等
1.3.1信号分析的方法
时域分析——均值、方差、矩、均方值等 统计分析,幅值、相位、频率等时间域 参数
《测试技术》PPT课件
对于一阶装置:主要确定其时间常数
,
A()
1
1 ()2
() arctg()
2021/4/23
24
对于二阶装置:
1) 从相频特性
() 直接估计其动态特性参数 ,n
——但准确测定相角较难。
2) 从幅频特性曲线估计动态特性参数:
对 1 的欠阻尼系统, A() 的峰值稍偏离 n 的 r 处,
r n 1 2 2 或
2021/4/23
11
二、系统对单位阶跃输入的响应
输入
输出
单位阶跃输入
X(s)=1/s
x(t)=u(t) 0 t<0
= 1 t>0
一阶系统响应
H(S)
S
1
1
Y(S)
1
S(S
1)
二阶系统响应
H(s )
s2
n2 2ns
n2
Y(S)
S(S2
2n 2 nS
n2
)
x(t )
1
0
y(t )
1
y( t )
2021/4/23
M max 为超调量
32
M e
1 2
所以
1
2
,
ln
M
1
作 M 图, 求阻尼比
若:测响应较长的瞬变过程,用
求阻尼比
2021/4/23
M
和
i
M i n
33
则对应的 ti ,tin y有:
2
n
2
n
4 2n 2
n
ln
Mi M in
当 时0,.以3 1代替 ,则 1 2
x(t)
x(n t ) t
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§13-1 应力应变测量
中国矿业大学机电学院
根据应以最少的测点达到足够真实地反映结构 受力状态的原则,来选择测点。为此,一般应考虑:
① 预先对结构进行大致的受力分析,预测其变 形形式,找出危险断面及危险位置。这些地方一 般是处在应力最大或变形最大的部位,而最大应 力一般又是在弯矩、剪力或扭矩最大的截面上。 然后。根据受力分析和测试要求,结合实践经验 最后选定测点。
§13-1 应力应变测量
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4、特殊环境下测量应变; 5、易实现测量过程自动化和远距离传输; 6、制成各种应变传感器。
★ 缺点: 1、逐点测量,不易得到构件的全域性应力应变 场(分布); 2、一般只能测量构件表面的应变; 3、应变片所测应变值是其敏感栅覆盖面积内构 件表面的平均应变。
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★ 了解和掌握机械结构的受力状态的方法: (1) 理论分析 (2) 实验分析
★ 基本作用: (1) 分析研究机械结构的受力状态; (2) 验证设计理论的正确性; (3) 设计制作标准力学传感器; (4) 了解和掌握机械设备在实际工作中的安全性。
第十三章 力学参数的测量
中国矿业大学机电学院
§13-1 应力应变测量
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三、贴片方位与应力应变计算
1)单向应力 a、简单的拉(压)杆件的拉(压)应力; b、纯弯曲构件的弯曲应力; c、复杂应力构件的棱边。
轴向拉伸(压缩)载荷下布片接桥
§13-1 应力应变测量
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轴向拉伸(压缩)载荷下布片接桥
§13-1 应力应变测量
3) 未知主应力方向 ①在测点处,设定 x、y坐标方向 ②假设x、y方向的应力与应变为σx、σy、τxy 和εx、εy、γxy;
x y x y xy cos 2 sin 2 2 2 2
§13-1 应力应变测量
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只要对任意三个已知方向θ1、θ2、θ3进行应变 测量,得出其相应的εi,就可得出三个方程,联 立求解得出x、y方向的应变εx、εy、γxy,并最终 得出测点处的主应力σmaxσmin和主应力方向φ角。
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四、 应力应变测量系统
0-10kHz 0-200Hz 应变片 静动态应变仪 0-10kHz 动态应变仪 >200kHz 超动态应变仪 滤 波 器
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2)已知平面主应力方向 a、薄壁压力容器 b、纯扭轴的表面应力
薄壁压力容器的贴 片和布桥如图所示
平面应力状态
§13-1 应力应变测量
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平面应力状态下,主应力与应变的关系
E 1 ( 1 2 ) 2 1
E 2 ( 2 1 ) 2 1
E x ( x y ) 2 1
E y ( y x ) 2 1
xy
E xy 2(1 )
§13-1 应力应变测量
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测点处的主应力大小、主应力方向为
max
x y
2
x y 2
2
2 xy
2
min
x y
2
x y 2 2 xy
tan 2
2 xy
x y
实际应用: 取θ1、θ2、θ3为特殊夹角,如0°、45°、 90°、 或0°、60°、120°等。 做成应变花。
§13-1 应力应变测量
§13-1 应力应变测量
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3)应变片粘贴方向确定 ——应力测量的关键问题:最大应变方向。 ★ 贴片与接桥原则: ①分析构件受力性质,了解其应力分布规律,选 择其主应力最大、最能反映力学规律的点作为 贴片位置。 ②按电桥和差特性组桥,得到欲测应变的输出, 且灵敏度高,非线性误差小。 ③当测量载荷时,贴片位置的应变应与外载荷成 线性关系(避开非线性区)。
§13-1 应力应变测量
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② 在截面尺寸急剧变化的部位或因孔、槽导致应力 集中的部位,应适当多布置一些测点,以便了解这些 区域的应力梯度情况。 ③ 如果最大应力点的位置难以确定,或者为了了 解截面应力分布规律和曲线轮廓段应力过渡的情况, 可在截面上或过渡段上比较均匀地布置5~7个测点。 ④ 利用结构与载荷的对称性,以及对结构边界条 件的有关知识来布置测点,往往可以减少测点数目, 减轻工作量。 ⑤ 可以在不受力或已知应变、应力的位置上安排一 个测点,以便在测试时进行监视和比较,有利于检查 测试结果的正确性。
e0 R1 R2 R3 R4 u0 ( ) 4 R R R R
§13-1 应力应变测量
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根据应变片的变换原理 e0 u0 K ( 1 2 3 4 ) 4
R K R
有:
二、应变片的布片Βιβλιοθήκη 接桥1)应力测量的基本步骤:
选择测点—粘贴应变片—组成测量电路和系 统—应力应变的换算。 2)测点的选择与确定
测试技术
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第十三章 力学参数的测量
内容提要: §13-1 应力应变测量 §13-2 力和转矩测量
第十三章 力学参数的测量
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学习要求:
完成本章内容的学习后应能做到: 1.掌握电阻应变计和电桥的基本原理及其应用 2.掌握应力应变、力和转矩测量的基本原理
第十三章 力学参数的测量
§13-1 应力应变测量
★ 分类: · 按测量目的分:研究性测量和检验性测量 · 按测量对象分:实物测量和模型测量 · 按测量设备分:静态测量和动态测量
★ 应变电测优点: 1、应变片尺寸小,一般不会影响构件的应力状态; 2、测量灵敏度高,最小应变读数可达10-6με 3、频率响应快,可测量从静态到500kHz的动态应变;
§13-1 应力应变测量
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一、应变仪中电桥的输出特性
在受力构件的测点处,按其应变方向,粘贴应 变片R1、R2、R3、R4,组成电桥,输出电压:
R1R3 R2 R4 u0 e0 ( R1 R2 )( R3 R4 )
若各桥臂电阻的初值相等,Ri=R,组成全等臂 电桥,有