等强度梁应变测定实验桥路变换接线实验

等强度梁应变测定实验桥路变换接线实验

一、实验目的

1．了解用电阻应变片测量应变的原理；

2．进行电阻应变仪的操作练习，熟悉用半桥接线法和全桥接线法测量应变；

3．熟悉测量电桥的应用，掌握应变片在测量电桥中的各种接线方法。

4．测量等强度梁的主应力。

二、实验仪器和设备

1．TS3860型静态数字应变仪一台；

2．多功能组合实验装置一台；

3．等强度实验梁一根；

4．温度补偿块一块。

三、实验原理和方法

桥路变换接线实验是在等强度实验梁上进行。它是由旋转支架、等强度梁、砝码等组成。等强度梁材料为高强度铝合金，弹性模量E =70GN/m 2。在梁的上、下表面沿轴向各粘贴两个应变片，如图4-1所示。

mm

厚度：5mm

图4-1 等强度实验梁

在图4-2的测量电桥中，若在四个桥臂上接入规格相同的电阻应变片，它们的电阻值为R ，灵敏系数为K 。当构件变形后，各桥臂电阻的变化分别为ΔR 1、、ΔR 2、ΔR 3、ΔR 4，它们所感受的应变相应为ε1、ε2、ε3、ε4，则BD 端的输出电压由式（4-1）给出

R

R R R R R R R U U 4321AC BD (4∆+∆-∆-∆= k AC 4321AC 4

)(4εεεεεK U K U =+--=（4-1） 由此可得应变仪的读数应变，按式（4-1）为

εD ＝ε1＋ε2＋ε3＋ε4

在实验中采用了六种不同的接线方式，但其读数应变与被测点应变间的关系均可按上 式进行分析。

四、实验步骤

1．单臂测量

采用半桥接线法，测量等强度梁上四个应变片的应变值。将等强度梁上每一个应变片分别接在应变仪不同通道的接线柱A 、B 上，补偿块上的温度补偿应变片接在应变仪的接线柱

B、C上，并使应变仪处于半桥测量状态。TS3860型静态数字应变仪的操作步骤参见TS3860型静态数字应变仪使用说明书。载荷为零时，将应变仪预调平衡，然后按每级载荷 2.02N （206g）逐级加载至8.08N（824.2g）（砝码每块206g），多功能组合实验装置的操作步骤参见NH—3型多功能组合实验装置说明书。记录各级载荷作用下的读数应变。

2．半桥测量

采用半桥接线法。选择等强度梁上两个应变片，分别接在应变仪的接线柱A、B和B、C上，应变仪为半桥测量状态，应变仪作必要的调节后，按步骤1的方法加载并记录读数应变。

3．相对两臂测量

采用全桥接线法。选择等强度梁上两个应变片，分别接在应变仪的接线柱A、B和C、D应变仪为全桥测量状态。应变仪作必要调节后，按步骤1的方法进行实验。

4．全桥测量

采用全桥接线法。将等强度梁上的四个应变片有选择地接到应变仪的接线柱A、B、C、D之间，此时应变仪仍然处于全桥测量状态。应变仪作必要的调节后，按步骤1的方法进行实验。

5．串联测量

将等强度梁上的应变片（1）、（4）和应变片（2）、（3）分别串联后按图4-3半桥接线，应变仪为半桥测量状态。应变仪作必要的调节后，按步骤1进行实验。

6．并联测量

将等强度梁上的应变片（1）、（4）和（2）、（3）分别并联后按图4-4半桥接线，应变仪为半桥测量状态。应变仪作必要调节后，按步骤1进行实验。

图4-2 测量电桥图4-3 串联半桥线路图4-4 并联半桥线路

五、实验结果的处理

1．求出各种桥路接线方式所测得的梁的应变值，并计算它们与理论应变值的相对误差。

2．比较各种桥路接线方式的测量灵敏度。

实验记录和计算数据表格可参考表4-1～表4-3。

六、思考题

分析各种桥路接线方式中温度补偿的实现方式。