2011年应力测试的原理与方法培训
应力测试仪 原理
应力测试仪原理
应力测试仪是一种用于测量材料或结构在受力下产生的应力和变形的仪器。
它可以帮助工程师和研究人员评估材料或结构的强度、刚度、可靠性和安全性。
应力测试仪的原理基于胡克定律和应变测量原理。
胡克定律认为，当材料受到外力或载荷时，其产生的应力与应变成正比。
也就是说，材料的应力等于它的弹性模量乘以应变。
应力测试仪通过施加与材料或结构所受应力相对应的载荷，然后测量载荷与应变的关系，从而计算出材料或结构的应力。
通常，载荷是通过机械手或液压系统施加的，而应变是通过传感器测量的。
传感器可以是应变片、应变计、光纤传感器等。
在进行测量时，首先需要将材料或结构安置在应力测试仪的测试夹具中。
然后，通过操纵操作面板或计算机软件，施加逐渐增加的载荷，同时测量与此载荷相对应的应变。
应变与载荷之间的关系可以通过胡克定律得到，从而计算出材料或结构的应力。
除了测量应力，一些高级的应力测试仪还可以测量其他相关的力学性质，如弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
通过这些测量结果，工程师和研究人员可以评估材料或结构的性能，优化设计和改进材料选择。
总而言之，应力测试仪利用胡克定律和应变测量原理，通过施
加载荷并测量应变，来计算材料或结构的应力。
它为工程师和研究人员提供了一种评估材料或结构性能的重要工具。
应力检测检测原理
应力检测检测原理
应力检测检测原理是通过测量物体上的应变来间接估计物体的应力。
应力是物体内部因外力作用而引起的相互分子间的相互作用。
应变是物质形变程度或变形量与初始尺寸之比，是物质感受应力的结果。
根据胡克定律，应力与应变之间存在线性关系。
一种常用的应力检测原理是应变计法。
应变计是一种用于测量物体应变的传感器。
它通常由金属或半导体材料制成，具有灵敏的电阻特性。
当物体受到外部应力作用时，应变计上的金属或半导体材料会发生微小的形变，导致电阻发生变化。
通过测量电阻变化，可以确定应变的大小。
进一步利用胡克定律，可以计算出物体的应力。
另一种常用的应力检测原理是压力传感器法。
压力传感器是一种能够将外部压力转化为电信号的传感器。
压力传感器通常采用压阻、微电子机械系统(MEMS)或压电效应等物理原理，通过测量外部压力对传感元件的作用力，转换成相应的电信号。
根据转换的电信号，可以计算出物体所受的应力。
除了以上两种方法外，还有一些其他的应力检测原理，如光纤应变传感器、声表面波传感器等。
这些方法都利用了不同的物理原理，通过测量应变或作用力，来推测物体的应力。
应力检测的准确性和精度受到多种因素的影响，如传感器的灵敏度、环境条件、测量方法等。
因此，在进行应力检测时，需
要根据实际情况选择合适的检测原理和方法，以确保测量结果的准确性和可靠性。
应力试验简述
3
在选择加载速度时，应考虑到加载速度对试样内 部结构的影响，以及可能出现的应力集中和应变 率效应。
试验过程中的安全性
01
试验人员应严格遵守安全操作规程，确保试验过程中
的安全。
02
在进行高强度或高温试验时，应特别注意防止试样破
裂或飞溅造成人员伤害或设备损坏。
03
在试验过程中，应密切关注试样的变形和加载情况，
应变是材料在受力过程中发生的形变 程度，而应力则是单位面积上的力， 通过测量应变和应力，可以推导出材 料的弹性模量、泊松比等参数。
材料的强度与韧性评估
材料的强度是指材料在受到外力作用 时所能承受的最大应力值，通过应力 试验可以测定材料的强度极限、屈服 点等指标。
材料的韧性是指材料在受到外力作用 时抵抗断裂的能力，通过应力试验可 以测定材料的冲击功、延伸率等指标， 评估材料的韧性。
02
试样的尺寸、形状和加工方式应符合相关标准或规 范，以确保试验结果的准确性和可靠性。
03
在可能的情况下，应尽量选择具有相同或相似工艺 条件和化学成分的试样进行试验。
加载速度的选择
1
加载速度是应力试验中一个重要的参数，它会影 响到试样的应力应变行为和试验结果。
2
加载速度的选择应根据被测试材料的性质和试验 目的来确定，以确保试验结果的准确性和可靠性。
应力
01
物体受到外力作用时，单位面积上所承受的力，表示为σ（西格
玛）。
应力的分类
02
根据作用方式，应力可分为正应力和剪应力；根据作用方向，
可分为法向应力和切向应力。
应力的单位
03
应力的单位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m^2。
应力的测量方法
应力应变测试课件
应力和应变的基本概念
01
总结词
02
详细描述
理解应力和应变的基本概念是进行应力应变测试的基础。
应力是指物体受到的力与物体横截面积的商，表示物体内部单位面积 上的受力情况；应变则是指物体在外力作用下产生的形变，反映物体 的变形程度。
测试方法的分类
总结词
了解测试方法的分类有助于选择合适 的测试方法进行实验。
将测试结果与其他已知数据进行比较， 评估材料的性能和可靠性。
撰写测试报告
根据测试结果和分析结果，撰写详细的 测试报告，包括测试目的、方法、结果 和结论等。
05
测试结果的解读与运用
测试结果的分析方法
图表分析法
通过观察应力应变曲线图，分析材 料的弹性、塑性和屈服点等特征。
数学模型法
利用已知的数学模型对测试数据进 行拟合，推导出材料的本构方程和
参数。
对比分析法
将不同条件下的测试结果进行对比 ，分析材料在不同环境下的性能差 异。
误差分析法
对测试过程中可能存在的误差进行 分析，提高测试结果的准确性和可 靠性。
结果解读的注意事项
考虑测试条件的影响
01
测试结果会受到温度、湿度、加载速率等因素的影响，需考虑
这些因素对结果的影响。
数据的可重复性和可再现性
03
夹具和固定装置
传感器和测量仪表
工具保养
正确安装夹具，确保试样牢固固定，避免 滑动或扭曲。
根据测试要求选择合适的传感器和测量仪 表，确保准确测量应力和应变。
定期清洁、润滑和检查工具，确保其正常 工作并延长使用寿命。
设备的校准和维护
校准
定期对测试设备进行校准，确保其测量准确性和精度。
维护
应力测试原理(一)
应力测试原理(一)应力测试介绍•什么是应力测试？•应力测试的重要性•应力测试的分类基本原理•应力测试的定义•应力测试的目的和目标•应力测试的流程应力测试的类型•负载测试–并发用户数测试–响应时间测试–吞吐量测试•性能测试–压力测试–并发测试•容量测试应力测试的工具•常用的应力测试工具介绍•工具的选择原则和注意事项应力测试的步骤1.制定测试计划2.确定测试环境3.设计测试用例4.配置和准备测试工具5.运行测试6.收集和分析测试结果7.生成测试报告8.优化和调整系统结论•应力测试在软件开发和运维中的重要性•应力测试的实施过程和注意事项•应力测试带来的好处及价值介绍应力测试是指对系统或者组件在特定条件下进行负载、性能和容量的测试。
通过模拟实际的使用情景，测试系统在高负载、高并发和大数据量的情况下的性能表现，以验证系统的稳定性和可靠性。
应力测试对于软件开发和运维来说至关重要。
通过应力测试，可以在系统投入使用之前发现潜在的性能瓶颈、资源利用不足等问题，并进行优化和调整，以确保系统在实际使用中能够正常运行并满足用户的需求。
应力测试可以分为负载测试、性能测试和容量测试三种类型。
负载测试主要关注系统的负载能力，包括并发用户数测试、响应时间测试和吞吐量测试；性能测试则着重评估系统在不同压力下的性能表现，包括压力测试和并发测试；而容量测试主要是测试系统在规定条件下的极限容量和扩展性。
基本原理应力测试的核心原理是模拟实际用户的行为，并在一定压力下对系统进行测试。
通过模拟用户的请求，测试系统的响应时间、吞吐量、并发处理能力等关键指标，以评估系统的性能是否符合预期。
在进行应力测试时，需要明确测试的目的和目标，确定测试环境和测试数据，并制定合理的测试计划。
根据测试的类型和要求，选择合适的应力测试工具，并进行配置和准备工作。
在运行测试时，需要监控和收集系统的各项指标和性能数据，并进行分析和比对，以便找出潜在的性能问题和瓶颈。
应力测试原理
应力测试原理应力测试是一种用来评估系统在特定负载下的性能表现的测试方法。
它可以帮助开发人员和系统管理员了解系统在不同压力下的表现情况，以便及时发现和解决性能问题。
应力测试的原理是通过模拟用户或其他系统对系统施加压力，观察系统在压力下的表现，从而评估系统的稳定性和性能。
应力测试的原理包括以下几个方面：1. 模拟真实场景。
应力测试需要模拟真实的使用场景，包括用户数量、操作类型、数据量等。
通过模拟真实场景的压力，可以更真实地评估系统的性能表现。
例如，一个电商网站可能需要模拟大量用户同时访问、搜索商品、下单购买等操作，以评估网站在高负载下的性能。
2. 施加压力。
在应力测试中，需要通过各种手段来施加压力，例如增加并发用户数、增加数据量、增加请求频率等。
这些压力可以帮助测试人员了解系统在不同负载下的性能表现，包括响应时间、吞吐量、并发能力等指标。
3. 监控与分析。
在应力测试过程中，需要对系统进行全面的监控，包括CPU利用率、内存占用、网络带宽、数据库响应时间等指标。
通过监控和分析这些指标，可以及时发现系统的性能瓶颈和问题点，为性能优化提供依据。
4. 引发问题。
应力测试的目的之一是引发系统的性能问题，例如内存泄漏、数据库连接池耗尽、响应超时等。
通过引发这些问题，可以帮助开发人员和系统管理员发现潜在的性能隐患，并及时进行优化和调整。
5. 性能评估。
最终，应力测试的结果需要进行综合评估，包括系统的稳定性、吞吐量、响应时间、并发能力等方面。
通过对这些指标的评估，可以为系统的性能优化提供数据支持，确保系统在高负载下仍能稳定可靠地运行。
总之，应力测试的原理是通过模拟真实场景，施加压力，监控与分析，引发问题，最终进行性能评估。
通过这一系列的步骤，可以全面了解系统在不同负载下的性能表现，为系统的性能优化提供依据。
同时，应力测试也是保障系统稳定性和可靠性的重要手段，对于保障系统的正常运行具有重要意义。
实验应力分析 材料力学测原理及实验共21页
§ 1.1 概述
研究工程强度问题一般有两种不同的途径，即 理论应力分析和实验应力分析。
实验应力分析是用实验分析方法确定受力构件 的应力、变形状态的一门学科，是材料力学测试的 一个重要部分也是本门课程的主要研究内容。
§ 1.1 概述
通过实验应力分析可以检验和提高设计质量、 提高工程结构的安全度和可靠性；可以减少材料 消耗、降低生产成本；可以为发展新理论、设计 新型结构、创新工艺以及应用新材料提供依据； 可以推动理论分析的发展，并且能有效地解决许 多理论上不能解决的实际问题，是一门不断发展 的学科。
实验应力分析
第一章 绪论
§ 1.1 概述 § 1.2 测量基本概念 § 1.3 实验应力分析方法
§ 1.1 概述
人类为了认识和改造客观世界，就要以测 试工作为基础，并且随着科学技术的不断发展， 人类研究对象越来越复杂，测量的范围也也越 来越广泛，材料力学测试仅仅是其中的一方面。
材料力学测试主要包括常用材料基本力学性能 的测试，以及应力、应变测试等等。
2、中间级：用来对转换后的信号进行处理、放 大等； 3、终端级：是一个指示器、记录仪或某种形 式的控制器。
§ 1.2 测量的基本概念
当被测量不随时间变换或随时间变换非常缓慢 时，评价一个测试系统的品质，主要以测量系统 的静态特性来衡量。
而所谓系统的静态特性是指测量系统的输入输 出关系曲线（称静态特征曲线）形状的一些性质， 主要有以下几个方面：
§ 1.2 测量的基本概念
四、灵敏限与分辨率
1、灵敏限：是指输入信号由零逐渐加大时，与 系统规定的最小输出变化量相应的输入变化量。
2、分辨率：是指输入量从任意非零值缓慢变 化时，与系统规定的最小输出变化量相对应的输 入变化量。
应力测试的原理和方法
应力测试的原理和方法嘿，咱今儿就来聊聊应力测试这档子事儿哈！啥是应力测试呢？简单说，就好比你要去参加一场很重要的比赛，得先知道自己能不能扛得住那压力，能不能发挥好，这就是应力测试要搞清楚的事儿。
想象一下啊，一个物件，就像咱平时用的锅碗瓢盆啥的，你得知道它能承受多大的压力、多大的力量吧，不然哪天不小心用劲大了，它“啪啦”一下碎了，那不就傻眼啦！这应力测试就是来给这些物件把关的呢。
那应力测试到底咋个原理呢？其实啊，就是给要测试的东西加点压力，看看它啥反应。
这就跟咱人一样，有时候遇到点困难，就能看出这人到底有没有本事，能不能扛得住事儿。
这测试的压力呢，可以是各种形式的，比如拉伸啊、压缩啊、扭转啊之类的。
就好像给物件来一场“磨难”大考验。
然后说说方法吧。
这方法可多了去了，不同的物件、不同的情况，那方法肯定不一样啊。
比如说，有的可能得用专门的机器来施加压力，就像给它上了一道紧箍咒，一点一点收紧，看看啥时候它受不了啦。
还有的呢，可能要在不同的温度、湿度条件下测试，就好比人在不同的环境里表现也不一样嘛。
再举个例子哈，你想想那些造大桥的，那大桥得承受多大的重量啊，要是没经过严格的应力测试，万一哪天车开上去，“轰隆”一声塌了，那可不得了！所以啊，在造桥之前就得好好给它来个全面的测试，确保它能稳稳当当的。
还有那些飞机零件，那可更得小心了，在空中飞着呢，要是出点啥问题，那后果简直不敢想。
所以对这些零件的应力测试就得格外严格，一点都不能马虎。
在生活中，我们也经常会遇到各种“应力测试”呢。
比如说找工作面试，那不就是对我们能力的一种测试嘛，看看我们能不能应对工作的压力。
或者说面对一些困难的任务，也是对我们的一种考验呀。
总之呢，应力测试可不是随便玩玩的，它对于保证各种东西的质量和安全那可是至关重要的。
就像我们人一样，只有经过各种考验，才能变得更强大，更有能力去应对生活中的各种挑战。
大家说是不是这个理儿呀！所以啊，别小看了这应力测试，它背后的意义可大着呢！咱可得好好重视起来，让那些经过测试的东西都能稳稳当当、安安全全地为我们服务呀！。
应力应变测试方法综述
应力应变测试方法综述应力应变测试是一种广泛应用于材料科学、工程力学、生物学等领域的实验方法，用于研究材料的力学性能和变形行为。
本文旨在综述应力应变测试方法的发展历程、基本原理、实验步骤、结果分析以及未来发展趋势。
在材料选择方面，应力应变测试对材料的要求较高，通常需要具有均匀性、各向同性和足够的强度。
常用的材料包括金属、塑料、陶瓷、玻璃等。
随着科技的不断进步，新型材料如碳纤维复合材料、生物相容性材料等也逐渐被应用于应力应变测试中。
应力应变测试的基本原理是通过对材料施加应力，观察其产生的应变，进而计算材料的弹性模量、屈服强度等力学参数。
根据测试方法的不同，应力应变测试可分为电阻应变法、振荡应力法、声波应力测量法等。
电阻应变法是一种常见的应力应变测试方法，其原理是利用应变片感知材料表面的应变，并将其转换为电阻的变化进行测量。
振荡应力法则是通过激振器对材料进行激振，测量其振幅和相位差来计算材料的应力状态。
声波应力测量法则是利用声波在材料中传播的速度和幅度变化来推算材料的应力状态。
实验步骤因不同的测试方法而异，一般包括样品准备、仪器调试、实验操作、数据记录与分析等环节。
在实验过程中，需要注意样品的代表性、仪器的精度和稳定性以及实验条件的控制。
结果分析是应力应变测试的关键环节，需要对实验数据进行处理、分析和解释。
通常采用的方法包括统计分析、误差分析、数值模拟等。
通过这些方法，可以将实验数据转化为有用的工程信息，用于材料的优化设计、制造工艺的改进等方面。
在过去的几十年里，应力应变测试方法在材料科学、工程力学、生物学等领域得到了广泛应用，为许多科学研究和实际工程提供了重要的理论和实验支持。
然而，随着科学技术的发展，传统的应力应变测试方法也面临着一些挑战和问题，如测试精度、测试范围、测试速度等方面的限制。
因此，未来的应力应变测试方法可能会朝向以下几个方向发展：首先，随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，应力应变测试可能会更加智能化、自动化。
应力测试的原理
应力测试的原理应力测试目前常用的方法有钻孔法和X射线法。
钻孔法要在试样上面打小孔，会对试样造成一定的破坏，结果准确，能够测试试样上一定深度的残余应力；X射线法是一种无损的方法，但是只能测试试样表面的残余应力。
至于选择什么方法，看你自己的需求了。
不过也可以找专业应力测试检测机构来检测如中船重工第七二五研究所。
钻孔法原理：假定一块各向同性的平板中存在某一残余应力，若钻一小孔，孔边的径向应力下降为零，孔区附近应力重新分布，如图1所示，阴影区为钻孔后应力的变化，该应力称为释放应力，由应变计感受其应变。
通常表面残余应力是平面应力状态，两个主应力和主方向角三个未知数，要求用三个应变敏感栅组成应变花进行测量，每个敏感栅的中心布置在同一半径上如图2所示。
图1 钻孔应力释放原理图图2 钻孔时应变计敏感栅的布置图X射线法：利用X射线穿透金属晶格时发生衍射的原理，测量金属材料或构件的表面层由于晶格间距变化所产生的应变，从而算出应力。
可以无损地直接测定试件表层的应力或残余应力。
原理为：平行相干的X射线射到金属结晶表面时，会发生衍射（图1）[1]。
描述X射线衍射现象的布拉格公式为：（1），通常取衍射级数n 为1。
因此，可通过测量衍射角的变化来确定晶格间距s的变化。
当测定图2所示构件上一点O在x方向的表面应力时，须在与试件表面法线z成角度的方向上射入一束波长为λ的X射线。
在各向同性材料的均匀弹性变形条件下，有如下的关系：式中E和v分别为材料的弹性模量和泊松比；为ψ方向的应变；为法线取OP方向的特定晶格面的X射线衍射角；θ0为材料无应力状态时的衍射角。
图2 X射线测定原理图X射线法可以无损地测量构件中的应力或残余应力，特别适宜于测量薄层和裂纹尖端的应力分布。
是检验产品质量，研究材料强度，选用较佳工艺的一种重要手段。
应力测试仪工作原理
应力测试仪工作原理应力测试仪是一种用于测量材料和部件在外部机械载荷下的变形和应力变化的设备，常用于材料的静态力学性能测试和试验。
它可以确定材料或部件在外力作用下的受力变形情况，并据此估算材料或部件的临界应力。
不同类型的应力测试仪包括拉力测试仪、压力测试仪、曲轴测试仪、回转测试仪、复合力测试仪、断裂应变测试仪等，应用于汽车、航空、电子制品、材料、机械以及多种场合，以及其他的应力测试仪。
应力测试仪的原理是，在被测装置上施加一定的外力，测量装置的受力变形，通过测量读数获得外力与变形之间的关系，由此计算出材料的应力、强度、变形性能等参数。
它有多种探头可用于测量各种不同表面形状的受力变形，根据实验要求可以设定不同的测试力范围，方便操作，并可实现自动测量、记录及报警等功能。
应力测试仪一般由驱动单元、传感器、测试控制系统等组件组成。
其中驱动单元改变外力的大小和方向，对应力作用下的材料进行拉压或其它方向的推动，从而实现对材料的力学性能测试。
传感器用于测量外力和受力变形，并将测量值传输给测试控制系统。
测试控制系统是测试仪的核心，它负责控制测试过程中的各个参数，以及指令驱动单元施加外力，传感器收集变形数据，对外力和受力变形进行实时分析，最后将测量结果输出到显示屏或打印机等介质中，以便于进一步研究分析。
应力测试仪的应用极为广泛，是材料力学性能测试的重要工具。
可以用它来测量和检测各种材料在外力作用下的变形和应力变化，以及材料的断裂变形、抗拉应力、硬度等性能。
此外，原材料的力学性能也可以用应力测试仪进行测试和验证，并根据应力测试结果进行研究和分析，从而确定原材料在不同外力条件下的受力变形特性。
因此，应力测试仪是一种非常重要的测试设备，在材料试验研究中具有重要意义。
它可以帮助我们更轻松地确定材料的受力变形性能，以及在外力作用下材料的临界应力，省去了大量的人工测试，并使测试结果更准确可靠。
应力测量原理与技术
地应力的垂直分量主要受重力的控制，但也受到其它因素的影响。
矿山岩石力学
7 地应力测量原理与技术
7.2 地应力分布的一些基本规律 浅部地壳应力分布的一些基本规律
（3）水平地应力普遍大于垂直地应力。总结目前全世界地应力
实测的结果，说明在浅层地壳中平均水平应力也普遍大于垂直应 力。垂直应力在多数情况下为最小主应力．较少数情况下为中间
或应变，岩体的密度、渗透性、吸水性、电磁、电阻、电容的变
化，弹性波传播速度的变化等，然后由测得的间接物理量的变化， 通过已知的公式计算出岩体中的应力值。
在间接测量法中，为了计算应力值，首先必须确定岩体的某些物
理力学性质以及所测物理量和应力的相互关系等。
矿山岩石力学
7 地应力测量原理与技术
7.3 地应力测量 地应力测量的基本原则和方法
矿山岩石力学
7 地应力测量原理与技术
7.1 岩体中的自重应力与构造应力
矿山岩石力学
7 地应力测量原理与技术
7.1 岩体中的自重应力与构造应力
矿山岩石力学
7 地应力测量原理与技术
7.1 岩体中的自重应力与构造应力 构造应力的判别方法： （1）静水应力场与非静水应力场判别： （2）最大构造主应力作用方向的判别：
是客观事实，因此研究岩石内部的应力状态无疑对岩 石工程来说是十分重要的。
矿山岩石力学
7 地应力测量原理与技术
本章学习内容 研究岩石应力状态的目的在于正确认识岩石的力学性 能，阐明围岩的破坏机理，充分利用和发挥围岩的自 承能力．使工程设计更加合理安全和经济。
矿山岩石力学
7 地应力测量原理与技术
7.1 岩体中的自重应力与构造应力 基本概念 （4）自重应力： 英文名称：gravity stress 指由于上覆岩层重力引起的应力。也称岩重应力。 （5）构造应力：
应力测试原理
应力测试原理应力测试原理应力测试是一种常见的实验方法，用于评估材料或结构在外界力作用下的应对能力。
通过对材料或结构施加外力，可以了解其在不同条件下的性能和耐久性，为工程设计和材料选择提供参考依据。
应力测试原理具体分为三个方面：静力学原理、热力学原理和动力学原理。
静力学原理是应力测试的基础。
它涉及到力和物体之间的相互作用。
根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
因此，在应力测试中，通过施加静力或动态力来模拟实际工况下的力作用，可以测定材料或结构对外界力的响应。
静力学原理不仅包括力的大小，还包括力的方向和作用点的位置。
通过精确施加和测量力，可以获得材料或结构的应力-应变关系，进而分析其力学性能。
热力学原理是应力测试中考虑的另一个重要因素。
物体在受力的作用下会产生热能。
根据热力学第一定律，物体的内能与吸热和做功之间存在关系。
在应力测试中，通过控制温度、应用热力或测量能量变化，可以了解材料或结构在不同温度下的稳定性和可靠性。
热力学原理还可以揭示材料或结构在高温或低温条件下的变形和破坏机制，为设计和使用提供重要参考。
动力学原理是应力测试中的另一关键要素。
它涉及到物体在外力作用下的运动与力学性能之间的关系。
在应力测试中，通过施加持续或瞬间的动态外力，可以模拟真实环境下的冲击、震动或振动。
动力学原理可以揭示材料或结构在不同频率、振幅和持续时间下的响应特性，如强度、刚度和耐久性。
通过分析动态响应数据，可以为工程设计和结构优化提供重要指导。
综上所述，应力测试原理包括静力学原理、热力学原理和动力学原理。
静力学原理揭示了力与物体之间的相互作用关系，热力学原理揭示了力与热之间的关系，动力学原理揭示了力与运动之间的关系。
应力测试是一种有效的工程手段，可以评估材料或结构在外界力作用下的性能和耐久性。
了解应力测试原理对正确应用该方法具有重要意义，能够为工程设计和材料选择提供科学依据，推动工程技术的发展和进步。
应力测量原理
应力测量原理
应力测量原理是通过测量物体所受到的力和其对应的变形来求取物体内部的应力状态。
常见的应力测量方法有电阻应变计、应变片、压电应变计等。
这些方法都基于物体在受力时，会发生形变的原理，根据物体的变形程度，可以计算得到物体所受到的应力大小。
电阻应变计是最常见的应力测量方法之一，其基本原理是根据导电材料在拉伸或压缩时导电阻值的变化来间接反映应力的大小。
应变计通常由一根导电细丝或薄膜构成，当物体受到拉伸或压缩时，导电细丝或薄膜也会产生相应的拉伸或压缩变形，从而导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定物体所受到的应力大小。
应变片是另一种常见的应力测量方法，其原理是利用金属或合金片在受力时产生的形变来反映应力的大小。
应变片通常是以一定的几何形状制成，当物体受到力的作用时，应变片会因形变而发生改变，从而通过测量这些形变量，可以推导得到物体所受到的应力大小。
压电应变计则是利用压电效应测量应力的变化。
压电材料在受到力的作用下会产生电荷，通过测量所产生的电荷或电位差的变化，可以间接反映物体所受到的应力大小。
压电材料常用的有压电晶体、陶瓷等。
需要注意的是，不同的应力测量方法适用于不同的应力范围和条件。
同时，在使用应力测量方法时，还需要对测量过程中的
传感器灵敏度、测量精度等进行评估和校准，以确保测量结果的准确性和可靠性。
应力分析培训讲义
应力、应变、及应力状态
总应力可以分解为垂直 于截面正应力和截面相 切剪应力的和成。
构件中的线应变
构件内各点的应 力不同。三向， 二向，单向应力 状态
基本应力
使用局部坐标系可以将管系应力 (以及产生 这些应力的载荷）the loads that cause them) 分为下面几种：
纵向应力 - SL 环向应力 - SH 径向应力 - SR 剪切应力 -
约束信息
荷载信息
Restraints 约束
Displacements 初始位移
Forces/Moments 集中力／弯矩
Uniform Loads 均 布荷载
Nozzles 柔性管口
Wind/Wave 风载 ／海浪载
介质密度
单元的连续性
数据继承性及共性个性数据
• 点数据仅适用于当前这个单元 （如红色所示个性数据）。
刚性件定义
2
件态在 件属区软 重性定件 量（义辅 ）刚刚助 性性状
方 按法 钮二 添： 加单 刚击 性刚 件性 件
通常管道应力分析 过程中将阀门、法 兰等刚性管件都定 义为刚性单元给出 单元长度和重量 （因为刚性件横向 刚度无穷大且只传 导位移和力）
刚性件的长度（在主输入区输入）
刚性单元特性
• 刚度根据10倍的壁厚来计算。
剪切应力
• 平面内垂直于半径。 • 剪切力
– 这个载荷在外表面最小，因此在管系应力计算中 省略了这一项。 – 在支撑处要求局部考虑。
• 扭矩
– 最大的应力发生在外表面。 – MT/2Z
“综合应力”中的基本应力
• 评价 3-D 应力
• S = F / A + Pd / 4t + Mc / Z
应力测试的原理
应力测试的原理应力测试目前常用的方法有钻孔法和X射线法。
钻孔法要在试样上面打小孔，会对试样造成一定的破坏，结果准确，能够测试试样上一定深度的残余应力；X射线法是一种无损的方法，但是只能测试试样表面的残余应力。
至于选择什么方法，看你自己的需求了。
不过也可以找专业应力测试检测机构来检测如中船重工第七二五研究所。
钻孔法原理：假定一块各向同性的平板中存在某一残余应力，若钻一小孔，孔边的径向应力下降为零，孔区附近应力重新分布，如图1所示，阴影区为钻孔后应力的变化，该应力称为释放应力，由应变计感受其应变。
通常表面残余应力是平面应力状态，两个主应力和主方向角三个未知数，要求用三个应变敏感栅组成应变花进行测量，每个敏感栅的中心布置在同一半径上如图2所示。
图1 钻孔应力释放原理图图2 钻孔时应变计敏感栅的布置图X射线法：利用X射线穿透金属晶格时发生衍射的原理，测量金属材料或构件的表面层由于晶格间距变化所产生的应变，从而算出应力。
可以无损地直接测定试件表层的应力或残余应力。
原理为：平行相干的X射线射到金属结晶表面时，会发生衍射（图1）[1]。
描述X射线衍射现象的布拉格公式为：（1），通常取衍射级数n 为1。
因此，可通过测量衍射角的变化来确定晶格间距s的变化。
当测定图2所示构件上一点O在x方向的表面应力时，须在与试件表面法线z成角度的方向上射入一束波长为λ的X射线。
在各向同性材料的均匀弹性变形条件下，有如下的关系：式中E和v分别为材料的弹性模量和泊松比；为ψ方向的应变；为法线取OP方向的特定晶格面的X射线衍射角；θ0为材料无应力状态时的衍射角。
图2 X射线测定原理图X射线法可以无损地测量构件中的应力或残余应力，特别适宜于测量薄层和裂纹尖端的应力分布。
是检验产品质量，研究材料强度，选用较佳工艺的一种重要手段。
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应变片制作及贴片流程
检 查 电 阻
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应变片制作及贴片流程
STEP2：焊脚铜片上抹上一层薄的助焊剂，以利于将锡挂在焊脚 铜片上
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应变片制作及贴片流程
STEP3：将外接线焊在焊脚铜片上 ，注意不能将铜片烧焦
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应变片制作及贴片流程
STEP4：将应变片焊在焊脚铜片上，要求应变片尽量与焊脚铜片 承载塑料片贴在一起，具体操作时可先摆正位置，然后左手压 应变片，右手拿焊枪，迅速将应变片的银丝焊在焊脚铜片上；
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应力测试过程
5.3 其它要点
试验器材准备：准备周全、留足余量 测点位置标记：清晰、易识别 贴片：贴片前建议先划线（铅笔、直尺），湿冷天气 尽量用好的胶水（推荐MB200、乐泰401或其他酚醛 胶），贴片前后加热测点以加快胶水固化；
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应力测试过程
5.4 其它要点
电缆布置：一线一标志、标志清晰、避免干涉、留足 余量 调试：细心、耐心 应变片防护：注意应变片引线的固定；防护前注意拍 照，获取应变花贴片的方向； 测试及结果确定：测试完成后须对结果进行评估，确 认试验有效后再整理仪器
= UK (1+υ)ε 1 4
桥路特点：具备温度补偿，灵敏度为1/4桥
的(1+υ) 倍
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常见的应变电桥及特点
2.2 电桥的性质
2.2.3 全桥
全桥的接法如图所示。其中， R1—
—R4均为工作应变片，输出的电压：
U O4
=
UK（ε 1 − ε 2 + ε 3 − ε 4） 4
如果相邻工作片的应变大小相等方
常见的应变电桥及特点
半桥应用举例
（1）具备温度自补偿功能的半桥接法
假设由温度引起的应变为 εt
UO2
=
UK 4
((ε 1 + εt) − (ε 2
+ εt))
=
UK 2
ε1
桥路特点：具备温度补偿，灵敏度为1/4桥
的两倍
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半桥应用举例
（2）带温度补偿块的半桥接法
常见的应变电桥及特点
假设由温度引起的应变为 εt
一般来说，应力测试真正试验的时间仅占所有时间的
1/10。
细节、细节，还是细节！
人到、眼到、声音到！
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目录
第一节 电阻应变片的组成和原理 第二节 常见的应变电桥 第三节 应变片制作及贴片流程 第四节 应力测试过程 第五节 应力测试接线方法 第六节 应力测试常见的问题及解决措施
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6.1 过载
应力测试常见的问题及解决措施
应变通道过载主要 由测量线路、应变 片及通道问题引起
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应力测试常见的问题及解决措施
9
常见的应变电桥及特点
在应力测试过程中经常遇到以下问题： （1）外界温度变化较大； （2）需从复杂的变形中测出所需要的某一应变分量； （3 ）应变仪灵敏度不高，精度低，难以满足试验要求；
为解决以上问题，试验工程师精心设计出各种各样的应变电 桥。
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2.1 电桥的种类
1）
固定电阻 工作片 1）Quarter-bridge 2）Half-bridge 3）Full-bridge
打 磨
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应变片制作及贴片流程
清 洗 被 试 件 表 面
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应变片制作及贴片流程
清 洗 应 变 片
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应变片制作及贴片流程
抹 粘 接 剂
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应变片制作及贴片流程
粘 贴
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应变片制作及贴片流程
电 阻 检 查
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应变片制作及贴片流程
防 护
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目录
第一节 电阻应变片的组成和原理 第二节 常见的应变电桥 第三节 应变片制作及贴片流程 第四节 应力测试接线方法 第五节 应力测试过程 第六节 应力测试常见的问题及解决措施
2
1.2 电阻应变片的分类
电阻应变片的组成和原理
丝绕式
敏感栅型
短接式
箔式
3
1.3应变片感应原理
F
电阻应变片的组成和原理
L’ L
F
∆R = K L'-L = Kε
R
L
4
电阻应变片的组成和原理
1.4惠斯登电桥
Uo
=
UAB
−
UAD
==
(
R1 R3 -R 2R 4 (R1 + R2 )(R3 + R4 )
Ø试验方案设计 Ø试验器材准备 Ø测点位置标记、打磨、贴片 Ø电缆布置 Ø调试 Ø应变片防护 Ø测试及结果确认
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应力测试过程
应力测试过程
5.2 试验方案设计要点
（1）试验方案的组成：试验原理与目的、测点位置、试验工 况、资源需求等几个方面，要求详细、具体。 （2）确定测点位置的确定时应先进行相应的有限元分析或者 受力分析，了解被测对象的应力分布情况；测点的方案尽量精 简，应紧扣试验目的；不要过于理想化； （3）好的试验方案可以事半功倍。 试验方案很重要！ 理想的试验方案——测试工程师可以直接拿方案开展实验
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应变片制作及贴片流程
STEP4：应变片粘贴 要求：摆正应变片位置，刷胶均匀，贴片时用手指沿应变片轴 线方向压紧，使应变片与被测点贴牢。
STEP5：测试 要求：检查应变片阻值是否发生大的变化及应变片与被试件 件绝缘是否良好。 STEP6：应变片防护 要求：涂上703胶，防水防尘
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应变片制作及贴片流程
红 棕（白） 绿 屏蔽 黑
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4.2 三线制OR两线制？
应力测试接线方法
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4.3 桥路接线方法 （1）德维创
¼桥
应力测试接线方法
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4.3 桥路接线方法 （1）德维创
半桥
应力测试接线方法
39
4.3 桥路接线方法 （1）德维创
全桥
应力测试接线方法
40
4.3 桥路接线方法 （2）eDAQ
应力测试接线方法
常见的应变电桥及特点
2） 3）
11
2.2 电桥的性质 2.2.1 ¼桥
常见的应变电桥及特点
¼桥的接法如图所示。其中， R1为工作 应变片。由图可得， ¼桥的输出电压：
U O1
=
UK 4
ε
灵敏度：
SU1 =
KU 4
特点：简单、可靠、最常用，但灵敏度
¼桥
低、无法进行温度补偿
12
常见的应变电桥及特点
2.2 电桥的性质
)U
电桥处于平衡状态时，输出为0；当上
述各电阻分别改变△R1，△R2， △R3， △R4时，则电桥的输出电压约为：
Uo = U ( ∆R1 − ∆R 2 + ∆R3 − ∆R4 )
4 R1 R2 R3 R4
=
KU 4
(ε1
−
ε2
+
ε3
−
ε4
)
图 1-1 惠斯登电桥
工程实际中为了方便使用,常令R1 = R 2 = R3 = R 4或者R1 = R2 , R3 = R4
5
电阻应变片的组成和原理
惠斯登电桥的重要性质
(1)惠斯登电桥平衡的条件为：R1R3=R2R4 (2)两相邻桥臂电阻所感受的应变代数值相减，两 相对桥臂电阻所感受的应变代数值相加
6
1.5 电阻应变测量系统
电阻应变片的组成和原理
7
1.5 小结
电阻应变片的组成和原理
应变片感应的原理
L'-L = K ∆R = Kε
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目录
第一节 电阻应变片的组成和原理 第二节 常见的应变电桥 第三节 应变片制作及贴片流程 第五节 应力测试接线方法 第四节 应力测试过程 第六节 应力测试常见的问题及解决措施
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应变片制作及贴片流程 制片流程：
工具：应变片、电烙铁、焊脚铜片、引线、助焊剂、焊 锡、斜口钳、剥线钳、万用表
STEP1：检查观察应变片，保证出厂的应变片完好无损；剪出 150mm左右外接短线，靠焊脚一端剥掉1.5mm表皮。
2.2.2 半桥
半桥的接法如图所示。其中， R1和
R2为工作应变片，输出的电压：
U O2
=
UK（ε 1 − ε 4
2）
如果工作片的应变大小相等方向相
反，半桥的输出电压：
UO2
=
UK ε 1 2
灵敏度：SU2
=
UK 2
特点：桥路布置灵活丰富、灵敏度较1/4桥高、
可进行温度补偿，实用、但可靠性较低
半桥
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6.2 漂移、跳动
（1）应变片：检查应变片电阻是否稳定 （2）工频干扰：对测量数据进行FFT
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应力测试常见的问题及解决措施
6.3 其它隐形问题
应变片引线防护、电缆防护等
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应变片引 线固定不 牢也容易 引起毛刺 和漂移
应力测试常见的问题及解决措施
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应力测试过程
个人感受
应力测试是个繁琐的过程，需按部就班，欲速则不达，
半桥 1/4桥
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4.3 桥路接线方法 （2）eDAQ
应力测试接线方法
全桥
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举例：应变花测点接线
应力测试接线方法
德维创
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应力测试接线方法
4.4 应变转化为应力的计算公式
应变片：σ = Eε
应变花：σ1,3
=
σx
+σy 2
±
1 2
(σ x − σ y )2 + 4τ xy2
=
E(ε0 + ε9质：
（1）Uo
=
U 4
(
∆R1 R1
−
∆R 2 R2