第三章 应变测量技术
应变测试技术
圆环 平均直径。
A或B处的应变：
54Fd 100bh2E
力作用点相对挠度：y 18Fd3 1000EJ
式中，J—惯性矩。 最低自振频率：
f
0
10.72 2πd 2
EJ
A
式中，A—圆环截面积。
应变片电测技术具有以下优点： ①非线性小，电阻的变化同应变成线性关系。 ②应变片尺寸小（我国的应变片栅长最小达
0.178mm），重量轻（一般为0.1~0.2g），惯 性 小，频率响应好，可测0-500kHz的动态应 变。 ③测量范围广，一般测量范围为10~10-10量级的 应变。 ④误差小，整个测量系统的误差可控制在1%以内。 ⑤可在各种复杂或恶劣的环境中进行测量。
悬臂梁为具有一个固定端，另一端处于自由状 态的弹性元件 。
等截面梁
悬臂梁 等强度梁
（1）等截面梁
图8-2 等截面梁
作用力F与梁上某一位置处的应变关系可用下式表
示：
x
6F(l x) Ebh2
式中，εx—距支点x处的应变值； l—梁的长度；
x—梁上某一位置距支点的距离；
E—梁材料的弹性模量；
b—梁的宽度；
Sn ↑→K ↓→fn↓ fn ↑→K ↑→Sn↓
弹性敏感元件材料选择：
弹性敏感元件在传感器中直接参与变换和测量， 要求弹性元件的材料需保证具有良好的弹性特性， 足够的精度及稳定性，在长期使用中温度稳定性要 好。
基本要求有： 1）弹性滞后要小； 2）弹性模量的温度系数要小； 3）线膨胀系数要小且稳定； 4）弹性极限和强度极限要高； 5）具有良好的稳定性和耐腐蚀性； 6）具有良好的机械加工和热处理性能。
当α=0时，力F在轴向产生的应力和应变为
F A
应变测试原理
应力应变测试原理电阻应变测量方法是将应变转换成电信号进行测量的方法，简称电测法。
电测法的基本原理是：将电阻应变片（简称应变片）粘贴在被测构件的表面，当构件发生变形时，应变片随着构件一起变形，应变片的电阻值将发生相应的变化，通过电阻应变测量仪器（简称电阻应变仪），可测量出应变片中电阻值的变化，并换算成应变值，或输出与应变成正比的模拟电信号（电压或电流），用记录仪记录下来，也可用计算机按预定的要求进行数据处理，得到所需要的应变或应力值。
其工作过程如下所示：应变——电阻变化——电压（或电流）变化——放大——记录——数据处理电测法具有灵敏度高的特点，应变片重量轻、体积小且可在高（低）温、高压等特殊环境下使用，测量过程中的输出量为电信号，便于实现自动化和数字化，并能进行远距离测量及无线遥测。
(R=ρL/A)在使用应变片测量应变时，必须用适当的办法测量其电阻值的微小变化。
为此，一般是把应变片接入某种电路，让其电阻值的变化对电路进行某种控制，使电路输出一个能模拟该电阻值变化的信号，然后，只要对这个电信号进行相应的处理就行了。
常规电测法使用的电阻应变仪的输入回路叫做应变电桥，它是以应变片作为其部分或全部桥臂的四臂电桥。
它能把应变片电阻值的微小变化转化成输出电压的变化。
在此，仅以直流电压电桥为例加以说明。
一、电桥的输出电压电阻应变仪中的电桥线路如图A -4所示，它是以应变片或电阻元件作为电桥桥臂。
可取1R 为应变片、1R 和2R 为应变片或1R ～4R 均为应变片等几种形式。
A 、C 和B 、D 分别为电桥的输入端和输出端。
根据电工学原理，可导出当输入端加有电压I U 时，电桥的输出电压为()()I43214231O U R R R R R R R R U ++-=当0O =U 时，电桥处于平衡状态。
因此，电桥的平衡条件为4231R R R R =。
当处于平衡的电桥中各桥臂的电阻值分别有1R ∆、2R ∆、3R ∆和4R ∆的变化时，可近似地求得电桥的输出电压为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+∆-∆≈44332211I O 4R R R R R R R R U U 由此可见，应变电桥有一个重要的性质：应变电桥的输出电压与相邻两桥臂的电阻变化率之差、相对两桥臂电阻变化率之和成正比。
第3-3章 应力应变测量(电阻应变测量技术)
温度自补偿应变片法：通过对应变片的敏感栅材料和制造 工艺上采取措施，使其在一定温度范围内的ΔRt=0，该
方法常用于中、高温下的应变测量；
桥路补偿法：用于常温下。是通过布片和桥接的方法消除 温度影响。
3）桥路补偿法：
补偿块补偿法 工作片补偿法
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5
§3-3应变（应力）测量
二、 温度补偿
3）桥路补偿法：
补偿块补偿法：图a构件上的工作片和补偿块上的补偿片，接成板桥(图C）， 桥臂R1为工作片，桥臂R2为温度补偿应变片，阻值R1=R2，k也相同，粘贴工艺 也相同，处于相同温度场中，但补偿块不受力，故温度变化导致R1和R2的阻值 变化相同，根据电桥(相减)特性，电桥不会因温度变化而输出。故可消除温度 影响。
贴在主应力方向，而补偿片R3、R4贴在不受力的补偿块上，分别测出σ1、σ2方向 的应变ε1、ε2，可用下式计算
E 1 2 1 2 1 E 2 2 1 2 1
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σ2 ε2
ε1
ε3 ε4
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§3-3应变（应力）测量
3. 主应力方向未知的平面应力测量
从而求出主应力及其方向
E ( x y ) x 2 1 E ( y x ) y 2 1 E xy xy 2(1 )
臂，电桥测试精度提高了一倍。在两贴片位置的应变关系已知时，
可采用此法。
仪＝1 2 3 4
当单纯补偿片所用的补偿板和待测材 料不同时， 产生的虚假应变值εf为多大？
应变测量原理
应变测量原理
应变测量原理是测量物体在受力作用下产生的形变或变形的方法之一。
它是通过测量物体的应变来获得受力大小的一种手段。
应变是物体在受到外力作用后发生的长度、形状、体积等尺寸的变化。
不同的材料在受到外力作用后，会产生不同的应变形式。
一般来说，应变可以分为线性应变和剪切应变两种形式。
在应变测量中，常用的原理包括电阻应变原理、光学应变原理、声学应变原理和电容应变原理等。
电阻应变原理是利用材料受到外力作用后其电阻值发生变化的特性进行测量的方法。
这种方法利用了材料的电阻与其长度、截面积等参数之间的关系，通过测量电阻的变化来推算出应变的大小。
光学应变原理是利用材料在受力作用下产生的光学参数变化来测量应变的方法。
通过将光线传递到受力物体上，再将光线传递到光电探测器上，测量光线的强度变化，从而推算出应变的大小。
声学应变原理是利用材料在受力作用下产生的声波传播速度变化来测量应变的方法。
这种方法是通过测量声波在材料中传播的时间来间接推算出应变的大小。
电容应变原理是利用材料受到外力作用后其电容值发生变化的特性进行测量的方法。
这种方法利用了材料的电容与其长度、
截面积等参数之间的关系，通过测量电容的变化来推算出应变的大小。
以上所述的原理只是应变测量中的几种常见方法，实际上还有许多其他原理和方法可以用于测量应变。
不同的应变测量方法适用于不同的应变范围、精度要求和环境条件等因素。
在实际应用中，选择合适的应变测量原理及方法是十分重要的。
应变测试技术
目录第1章应变测试概况 (1)第2章应变测试的原理 (2)2.1 应力与应变的关系 (2)2.2 电阻应变片的构造 (8)2.3 应变片的工作原理 (9)第3章主要设备及配套器材 (10)3.1 电阻应变片 (10)3.2 电阻应变仪 (16)3.3 应变测试系统 (16)第4章应变测试的工艺要点 (17)4.1 应变片的选型 (17)4.2 选择粘贴应变片用胶黏剂 (18)4.3 应变片的粘贴 (19)第5章应变测试的应用 (21)5.1 运动构件的应变测量 (21)5.2 高(低)温条件下应变测量 (25)第6章应变测试方法的特点及适用范围 (27)参考文献 (29)第1章应变测试概况应变测试是当各种机械或者结构物有外力作用时，通过它来获得各部分发生的应变大小、应力状态和最大应力所在位置和大小，以此判断各部件的尺寸、形状和使用的材料是否合适，从而达到安全、价廉和经济的设计。
另外，应变测试可以估计断裂负荷，并能进行断裂预测而不需要损坏部件材料，因此它是无损检测的一个重要领域。
电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。
该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。
电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。
这是一种将机械应变量转换成电量的方法，其转换过程如图1-1所示。
测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。
图1-1 用电阻应变片测量应变的第2章应变测试的原理2.1 应力与应变的关系2.1.1 应力的种类应力是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。
第三章 应力应变的量测理论与技术
（1）电阻值（Ω） 由于应变仪的电阻值一般按120Ω设计，所以应变片的电阻
值一般也是120 Ω。
第三节 电阻应变片
（2）标距l 用应变片测得的应变值是整个标距范围内的平均应变，
测量时应根据试件测点的应变梯度的大小来选择应变片的 标距。
（3）灵敏系数K K表示单位应变引起应变片的电阻变化。应使应变片的
第二节 测试仪器
6、稳定性：指测量值不变，仪器在规定时间内保持示值与 特性参数也不变的能力。
7、重复性：在同一工作条件下，用同一台仪器对同一观测 对象进行多次重复测量，其测量结果保持一致的能力。
8、频率响应：动测仪器仪表输出信号的幅值和相位随输入 信号的频率而变化的特性，常用幅频和相频特性曲线来表 示。
振弦式应变计是以被拉紧的钢弦作为转换元振弦式应变计是以被拉紧的钢弦作为转换元件钢弦的长度确定以后其振动频率仅与拉力有件钢弦的长度确定以后其振动频率仅与拉力有振弦式应变计的测量仪器是频率计由于测振弦式应变计的测量仪器是频率计由于测量的信号是电流信号所以频率的测量不受长距量的信号是电流信号所以频率的测量不受长距离导线的影响而且抗干扰能力较强对测试环离导线的影响而且抗干扰能力较强对测试环境要求较低因此特别适用于长期检测和现场测境要求较低因此特别适用于长期检测和现场测缺点是这类应变计较复杂温度变化对测量缺点是这类应变计较复杂温度变化对测量结果有一定的影响
(7)可制成各种高精度传感器，测量力、位移、加速度等物理 量。
第一节:基本原理
缺点:
(1)只能测量构件表面的应变，而不能测构件内部的应变。 (2)一个应变片只能测定构件表面一个点沿某一个方向的应变，
不能进行全域性的测量。
(3)只能测得电阻应变片栅长度内的平均应变值，因此对应变 梯度大的应变场无法进行测量 。
第3-1章 电阻应变片(电阻应变测量技术)
L=150mm,室温、单向受力状态， 应变片丝栅方向与最大主应变方 向一致，采用砝码在梁一端施加
梁高 h=5mm
作 用 力 P=0.1KN ， 测 得 挠 度 为
P
1.5mm，实测量得电阻由120Ω
变为120.12Ω，求得应变片的实 梁长
际灵敏度K。
L=150mm
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§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
（7）应变极限：应变片最大应变测量值。
一般规定：应变片显示的值与机械应变的相对误差达到 规定标准（一般10%）时的机械应变即为应变极限。此时， 认为应变片失去了工作能力。
（8）绝缘电阻：敏感栅及引线与被测试件之间的
电阻值。
应变片粘结层固化程度和是否受潮的标志。一般 >2M 欧，高精度测试>50M欧。
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§3-1 电阻应变片
5 应变片的选用与应变片粘结工艺
(2)应变片粘结工艺：
1 应变片检查:外观检查、电阻值检查 2 表面处理:刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、吹风 机烘干 3 贴片与固化:画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、补胶 4 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 5 连接导线:导线固定、导线焊接 6 防潮处理:凡士林、石蜡等
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§3-1 电阻应变片
3 分类
（3）应变花: 在一个基底上有几个按一定角度排列的
敏感栅的应变片。
测量主应力方向未知条件下平面应力状态。 自补偿应变片：用于高低温和温差大的条件
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§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
应变测量的基本原理是
应变测量的基本原理是
应变测量的基本原理是通过测量物体在受力作用下的形变来确定应变的大小。
具体原理如下：
1. 应变传感器：使用应变导线或应变计作为传感器，将其固定在物体表面或内部。
当物体受到力的作用时，物体会发生形变，导致应变传感器发生应变。
2. 应变测量方法：通过连接应变传感器和测量设备，如电桥或应变仪等，来测量应变传感器上的电阻、电压或电流的变化。
这些变化与物体受到的力的大小成正比。
3. 工作原理：应变测量设备根据应变传感器上的信号变化来计算物体受到的应变。
应变传感器的电阻、电压或电流的变化被转换为与受力物体的应变直接相关的物理量。
4. 数据处理：测量设备将测得的应变数据转化为应变应力，然后通过计算或转换，得到实际受力物体的应变量。
这些数据可以通过图表、曲线或数字表示，以便更好地理解物体受力的情况。
总结起来，应变测量的基本原理是根据应变传感器上的信号变化来测量物体受到的应变，通过连接测量设备和数据处理来确定应变的大小。
应变技术的工作原理
应变技术的工作原理
应变技术是一种基于物体形变的测量技术，主要通过测量物体的应变（strain）来分析物体的力学性质。
其工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 选择应变测量方式：应变技术可以通过多种方式进行测量，包括电阻应变、光学应变、声学应变等。
根据应用需求选择合适的测量方式。
2. 安装应变测量元件：将应变测量元件（例如电阻应变片、光纤光栅等）固定在待测物体表面，通常使用胶或焊接等手段进行固定。
3. 施加外力：通过施加外力（例如拉伸、压缩、弯曲等），导致待测物体产生应变。
应变测量元件会随着物体的形变而发生形变，从而测量到应变信息。
4. 监测应变信号：应变测量元件输出的信号可以通过不同的传感器进行监测和采集。
电阻应变片可以通过电桥电路测量电阻的变化，光学应变测量可以通过光纤光栅或应变计等传感器测量光信号的变化。
5. 数据处理与分析：采集到的应变信号需要进行数据处理和分析，以得到物体的应变情况。
常见的数据处理方法包括滤波、脱噪、基线校正等。
6. 结果显示与应用：最后，将处理后的应变数据进行显示和分
析，用于研究物体的力学性质、结构安全性评估、产品设计等领域。
总的来说，应变技术通过安装应变测量元件，随着外力施加而产生形变，然后通过不同的传感器监测信号变化，最后通过数据处理和分析，获得物体的应变信息。
这种测量方法在材料科学、结构工程、力学研究等领域具有广泛的应用。
第3-1章电阻应变片(电阻应变测量技术)解析
（≥8000~10000με）的量测。
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§3-1 电阻应变片
例题：等强度梁静态应变测试
等 强 度 钢 梁 ， 钢 梁 的 μ=0.285 ，
L=150mm,室温、单向受力状态， 应变片丝栅方向与最大主应变方 向一致，采用砝码在梁一端施加
（2）基底与覆盖层：定位，传力，保护
要求：绝缘，强度大，易粘贴，蠕变小，滞后小，防潮， 热稳定，温度应变小。 材料：纸基、胶基、纸浸胶基
（3）引线：Φ0.15-0.18的镀锡（铱、银）软铜线。
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§3-1 电阻应变片
3 分类
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设此时测点的真实应变为εx 、εy，实测应变为ε’x ，由式2、 3得。
' X
R R
K
KX K
X HY X 1 H
X HY 1 H
(4)
相对误差为
H
' X
X
X
X HY 1 H
X
X
H
1 H
Y X
(5)
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§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
R k R
X
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§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
（2）横向效应
由于横向应变使得应变片的总电阻变化量减小的现 象，降低灵敏度，称横向效应。横向效应用横向效 应系数H描述。
H通过实际测定，一般较小，只有高精度测量才考 虑修正。
应变测量方法
应变计的分类
根据工作原理，应变计可分为金属电阻应变计和半导体应变 计。金属电阻应变计利用金属丝的电阻值随应变而变化的特 性，而半导体应变计利用半导体的压阻效应。
根据用途，应变计可分为表面粘贴式、嵌入式、无应力式等 类型。表面粘贴式应变计适用于测量物体的表面应变，嵌入 式应变计适用于测量结构内部的应变，无应力式应变计适用 于测量无应力状态下的应变。
应变计的应用领域
应变计广泛应用于土木工程、机械工程、航空航天、汽车、船舶等领域，用于监 测结构物的受力状态、评估结构的健康状况、优化设计等方面。
在土木工程中，应变计可用于桥梁、大坝、高层建筑等结构的监测，评估结构的 承载能力和安全性。在机械工程中，应变计可用于各种机械设备的受力监测和故 障诊断。在航空航天中，应变计用于监测飞机和航天器的结构健康状况和飞行状 态。
光学应变测量法
原理
光学应变测量法利用光学 干涉、衍射等原理，通过 测量光束的干涉图样或光 斑变化来推算应变。
应用
常用于测量薄膜、纤维等 微小应变，具有非接触、 高精度、高灵敏度等优点 。
局限性
对光源和光学元件的稳定 性要求较高，且易受环境 因素干扰。
超声应变测量法
原理
超声应变测量法利用超声波在材料中传播速度随应变而变化的原理 ，通过测量超声波传播速度变化来推算应变。
CATALOGUE
应变测量的实际应用案例
桥梁健康监测
桥梁作为交通要道，其安全性和稳定 性至关重要。通过应变测量技术，可 以实时监测桥梁的结构应变，从而评 估其承载能力和健康状况。
应变测量在桥梁健康监测中的应用包 括在关键部位安装应变传感器，通过 数据采集和分析，及时发现异常应变 和潜在的结构损伤，为维修和加固提 供依据。
应变测量技术
上海交通大学应变测量技术孙红云1110509105B1105093目录一、前言 (3)二、电测法 (3)2.1、金属电阻应变片 (3)2.1.1金属电阻应变片的分类及其结构 (3)2.1.2 金属电阻应变片工作原理简介 (4)2.1.3 应变花 (5)2.1.4 金属电阻应变片电桥电路图 (6)2.1.5 温度补偿 (7)2.2 半导体应变片 (11)2.2.1 半导体应变片的定义及其应用 (11)2.2.2半导体应变片分类 (12)2.2.3 半导体应变片的优缺点 (13)2.3 应变电测法的优缺点 (13)三、光测法 (14)3.1 光弹法的分类 (14)3.1.1三维光弹性 (14)3.1.2散光光弹性 (14)3.2.3 双折射贴片 (15)3.1.4 全息干涉法 (15)3.2 光弹实验原理的阐述 (15)3.3 光纤应变测量技术 (16)3.3.1 低相干法光纤应变测量原理 (16)3.4 光测法的主要优点 (19)四、应变测量技术举例： (19)4.1 一种基于微波二极管的动态应变测量装置 (19)4.2 一种基于光透过测量技术方法： (22)五、附录 (24)一、前言应变测量是材料和结构力学性能试验中的一项基本任务,是了解材料在力学载荷等因素作用下的变形、损伤和失效行为的基础，对于确定结构设计许用值、结构寿命预测和评估等均有重要价值。
应变测量方法主要包括：电测法、光测法、声发射、脆性涂层法、应变机械测量法等。
其中以电测法和光测法应用最为广泛。
二、电测法电测法是借助于电子仪器，将应变这一非电量转为电量的测量方法。
它可以用于现场测定和模拟测定。
电测法中应用最广泛的是电阻应变测试法，基本原理是用电阻应变片测定构件表面的线应变，再根据应变—应力关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。
这种方法是将电阻应变片粘贴的被测构件表面，当构件变形时，电阻应变片的电阻值将发生相应的变化,然后通过电阻应变仪将此电阻变化转换成电压（或电流)的变化，再换算成应变值或者输出与此应变成正比的电压（或电流）的信号，由记录仪进行记录,就可得到所测定的应变或应力.2。
混凝土强度检测中的应变测量技术
混凝土强度检测中的应变测量技术一、引言混凝土是建筑工程中常用的建筑材料之一，其强度是决定建筑结构安全性的重要因素之一。
因此，混凝土的强度检测在建筑工程中具有非常重要的作用。
应变测量技术是混凝土强度检测中常用的一种技术手段，本文将对混凝土强度检测中的应变测量技术进行详细介绍。
二、混凝土强度检测中的应变测量技术1. 应变测量原理应变是指物体在受到外力作用下发生形变的程度，通常用应变率表示。
在混凝土强度检测中，应变测量技术是通过测量混凝土试件在受力时的应变值来推算出混凝土的强度。
2. 应变测量方法常用的应变测量方法有电阻应变计法、光纤应变计法、声波应变计法等。
（1）电阻应变计法电阻应变计法是应变测量技术中常用的一种方法。
它是通过在混凝土试件表面粘贴电阻应变计，当试件受到外力时，电阻应变计产生应变，进而改变电阻值，通过测量电阻值的变化来计算出试件的应变值。
（2）光纤应变计法光纤应变计法是一种新型的应变测量方法，它是通过在混凝土试件中嵌入光纤传感器，当试件受到外力时，光纤传感器产生应变，进而改变光纤中的光信号，通过测量光信号的变化来计算出试件的应变值。
（3）声波应变计法声波应变计法是应变测量技术中比较少用的一种方法。
它是通过在混凝土试件中嵌入压电传感器，当试件受到外力时，压电传感器产生应变，进而产生声波信号，通过测量声波信号的变化来计算出试件的应变值。
3. 应变测量系统应变测量系统是应变测量技术中的关键部分，它主要由传感器、信号调理器、数据采集器和数据处理软件等组成。
（1）传感器传感器是应变测量系统中的核心部分，它用于将试件表面的应变转化为电信号或光学信号。
根据不同的应变测量方法，传感器的类型也不同，常见的传感器有电阻应变计、光纤应变计和压电传感器等。
（2）信号调理器信号调理器是应变测量系统中用于处理传感器输出信号的部分，它主要用于对传感器输出信号进行放大、滤波和放大等处理，以保证信号质量和精度。
（3）数据采集器数据采集器是应变测量系统中的重要组成部分，它用于采集传感器输出的信号，并将其存储在计算机或嵌入式设备中，以供后续数据处理和分析使用。
应变测试原理
应变测试原理应变测试是一种用来测量材料或结构在受力作用下产生的变形量的测试方法。
在工程领域中，应变测试是非常重要的一项技术，它可以帮助工程师们了解材料的性能和结构的稳定性，从而为工程设计和材料选择提供重要参考。
本文将介绍应变测试的原理及其在工程领域中的应用。
应变测试的原理主要是利用应变计来测量材料或结构在受力作用下的变形量。
应变计是一种精密的传感器，它可以将材料或结构受到的应变转化为电信号输出。
应变计的工作原理是基于材料的电阻变化，当材料受到拉伸或压缩时，其电阻值会发生变化，应变计可以通过测量电阻值的变化来确定材料的应变量。
通过将应变计粘贴或固定在被测材料或结构上，就可以实时监测其受力情况和变形情况。
在进行应变测试时，首先需要选择合适的应变计，并将其安装在被测材料或结构上。
然后，施加外力或加载到被测材料或结构上，通过应变计输出的电信号，可以得到材料或结构在受力作用下的应变量。
根据应变测试得到的应变数据，可以进一步分析材料的应力-应变关系、材料的强度和刚度等重要参数，为工程设计和材料选择提供依据。
在工程领域中，应变测试被广泛应用于材料和结构的性能评价、材料的疲劳寿命预测、结构的健康监测等方面。
通过应变测试，工程师们可以及时发现材料或结构的变形和损伤情况，预测其寿命和稳定性，从而采取相应的措施进行修复或加固。
此外，应变测试还可以用于新材料的研发和性能评价，通过对材料在受力作用下的应变情况进行测试，可以全面了解材料的性能和特点，为材料的应用提供科学依据。
总的来说，应变测试是一项重要的工程技术，它通过测量材料或结构在受力作用下的变形量，为工程设计、材料选择和结构健康监测提供了重要的数据支持。
随着科学技术的不断发展，应变测试技术也在不断创新和完善，相信在未来的工程领域中，应变测试将发挥更加重要的作用，为工程安全和可靠性提供更加全面的保障。
应变测量方法
应变测量方法嘿，咱今儿个就来讲讲应变测量方法。
你说这应变测量啊，就好像是给物体做一次特别的“体检”。
想象一下，一个物体在各种外力作用下，会发生些微小的变化，就像我们人有时候会有点小情绪一样。
而应变测量呢，就是要精准地捕捉到这些微小变化。
常见的应变测量方法有电阻应变片法。
这电阻应变片就像是个小侦探，悄悄地贴在物体上，时刻关注着物体的一举一动。
它能敏锐地察觉到物体的变形，然后通过电阻的变化来传递信息。
这不就跟咱的眼睛一样嘛，能看到周围的各种情况，然后反馈给大脑。
还有光学应变测量法呢！这就好比是用一双特别的“光眼睛”来看物体的变化。
它利用光的特性，能更直观地看到应变的情况。
就好像我们在黑暗中突然看到了一束亮光，一下子就把周围的情况都搞清楚了。
机械应变测量法也不能落下呀！它就像是个实在的老伙计，用最直接的方式去感受物体的变化。
虽然可能没有那么高科技，但也是很可靠的呢。
那这些应变测量方法都有啥用呢？哎呀，用处可多啦！在工程领域，那可是大显身手啊。
比如造大桥的时候，得知道大桥在各种情况下的应变情况吧，不然怎么保证大桥的安全呢？还有制造飞机呀、汽车呀这些，都得靠应变测量来把关呢。
你想想，要是没有这些应变测量方法，那得多可怕呀！说不定哪天大桥突然就变形了，飞机在天上飞着飞着出问题了，那可不得了哇！而且应变测量方法还在不断发展呢，就像我们人也在不断学习进步一样。
未来可能会有更厉害、更精准的方法出现。
到时候，我们就能更好地了解物体的各种状态啦。
总之呢，应变测量方法可真是个神奇又重要的东西。
它就像一把钥匙，能打开我们了解物体奥秘的大门。
咱可得好好研究研究这些方法，让它们为我们的生活和工作带来更多的便利和安全。
怎么样，现在是不是对应变测量方法有了更深的认识啦？。
第三章_应变测量技术
第三章电测法电测法的应用特别广泛，涉及到许多领域。
在实验应力分析、断裂力学、静、动态试验、宇航工程中都有广泛的用途。
在桥梁结构试验中最常用的是电阻应变测试技术。
1938年，由E.Similton和A.Ruge等人首次制造出了丝绕式电阻应变片，57年出现了半导体应变片，至今各种规格的应变片已有二万多种。
1856年，W.Thomson在铺设海底电缆时发现了电缆随海水深度不同而变化，通过近一步对铁丝和铜丝近行拉伸试验，得到了三个结论：1．铜丝和铁丝的应变与其电阻的变化成涵数关系；2．铜丝和铁丝的应变对其电阻的变化有不同的灵敏度；3．铜丝和铁丝由于应变而产生的电阻变化可用惠斯通电桥测量。
这些结论是现代电测法的理论基础，他指出了应变可以转换成电阻的变化，从而使用电学方法测量应变成为可能。
电测法的优点：1．精度高，1%；2．分辨率高，可测出10-6，即1με，对钢只有0.2MPa的应力；（分辨率：可检测出的被测量的最小值。
灵敏度：输出量的变化值与相应被测量的变化值之比）。
3．测量范围广，可达23%；4．尺寸小（最小的0.2mm），可满足应力梯度较大的应变测量；尺寸小另一个重要意义在于当前某些工程结构(如船体、桥梁、飞机、桁架等)进行全面的应力分析时，往往要测量数十点甚至数百点的应力，电阻片很容易大量粘贴使用。
对于结构十分紧凑以至其他测量仪表(如杠杆引伸仪)根本无法安装的情况下，电测法就能发挥很大的作用，可以用来测量局部应力。
5. 质量小，便于安装，不会干绕构件的应力状态；这是一个突出的优点。
它使得电测不仅可以作静态应力的测量，而且可以在动态应力分析方面发挥独特作用。
对一系列重要的动力学参数(如加速度、振幅、频率等)能够比较精确地进行实验研究。
6．频率响应好，响应时间约为10-7s；在高频动应变（冲击力及爆炸压力等）测量中具有很好的动态响应。
7．可以在高温（800～1000℃）、低温（-100～-70℃)、高压(上万个大气压)、高速旋转(几千转／min～几万转／min)、核幅射等特殊条件下成功的使用；8．输出电信号，易于实现测量数字化和自动化，即适合于现场测量，也可以进行遥测，还可以制成各种传感器，可以作力，液压，位移，转角，速度及加速度等参量的测量，是一种使用方便、适用性强、比较完备的测试手段。
应变测试原理
应变测试原理应变测试是一种用来测量物体在受力作用下产生的形变的测试方法。
在工程领域中，应变测试被广泛应用于材料性能评估、结构健康监测、产品设计优化等方面。
了解应变测试的原理对于工程技术人员来说至关重要，因此本文将对应变测试的原理进行详细介绍。
首先，应变测试的原理基于胡克定律，即应变与应力成正比。
当外力作用于物体时，物体内部会产生应变，而应变与外力的大小成正比。
通过测量物体在受力作用下的应变，可以间接地推断出物体所受的应力大小，从而对物体的性能进行评估。
其次，应变测试的原理还涉及到应变测量的方法。
常见的应变测量方法包括电阻应变片法、光栅应变测量法、应变片法等。
其中，电阻应变片法是应变测试中最常用的方法之一。
它利用电阻应变片的电阻值随应变而发生变化的特性，通过测量电阻值的变化来间接测量物体的应变。
光栅应变测量法则是利用光栅干涉的原理，通过测量光栅干涉条纹的位移来获取物体的应变信息。
这些方法都是基于物体在受力作用下产生的微小形变来进行测量的。
另外，应变测试的原理还涉及到应变测量的精度和灵敏度。
在实际工程应用中，对于不同材料和结构，需要选择合适的应变测量方法和仪器设备，以确保测量结果的准确性和可靠性。
同时，还需要考虑测量环境的影响，如温度、湿度等因素对应变测试的影响，以保证测试结果的准确性。
最后，应变测试的原理还包括数据分析和结果解读。
通过对应变测试数据的分析，可以得到物体在受力作用下的应变分布情况，进而推断出物体的应力分布情况。
这对于评估材料的性能、分析结构的受力情况具有重要意义。
同时，还需要结合工程实际，对测试结果进行合理的解读和应用，以指导工程设计和实际应用。
综上所述，应变测试的原理涉及到胡克定律、应变测量方法、测量精度和灵敏度、数据分析和结果解读等方面。
了解应变测试的原理对于工程技术人员来说至关重要，可以帮助他们更好地应用应变测试技术，提高工程设计和实际应用的效率和可靠性。
希望本文对于读者理解应变测试的原理有所帮助。
应变测量文档
应变测量1. 简介应变测量是一种用于测量物体形变或变形的技术。
通过测量物体的应变，可以了解材料的力学性质、结构的变形情况等。
应变测量广泛应用于工程实践中，例如材料测试、结构分析、机械设计等领域。
本文将介绍应变测量的基本原理、常用的测量方法以及应变测量技术的应用。
2. 应变测量的原理应变是在外力或内力作用下，物体发生形变或变形时产生的相对尺寸变化。
常用的应变测量方法包括应变片法、光弹法和光栅法等。
以下将对这些方法进行简要介绍。
2.1 应变片法应变片是一种材料，其电阻随应变而变化。
通过在被测物体表面粘贴应变片，可以将物体的应变转化为电阻的变化。
测量应变片电阻变化可以得到物体的应变信息。
2.2 光弹法光弹法是一种利用光的散射特性来测量物体应变的方法。
通过在物体表面涂覆一层光敏材料，当物体受到外力或内力作用时，材料表面的散射光强度会发生变化。
通过测量光强度的变化，可以确定物体的应变情况。
2.3 光栅法光栅法是一种利用光的干涉原理来测量物体应变的方法。
通过在物体表面粘贴光栅，当物体受到应变时，光栅上的干涉条纹会发生位移。
通过测量位移的大小，可以得到物体的应变信息。
3. 常见的应变测量方法3.1 应变片法的测量步骤1.准备应变片：选择适当的应变片材料，根据被测物体的应变范围和精度要求选择合适的应变片型号。
2.粘贴应变片：将应变片粘贴在被测物体的表面，确保应变片与物体表面完全紧密接触，并排除气泡。
3.连接电缆：将应变片两端的电缆连接到测量仪器上。
4.测量应变：使用测量仪器对应变片的电阻进行测量，得到物体的应变值。
3.2 光弹法的测量步骤1.准备光弹材料：选择适合的光弹材料，涂覆在被测物体的表面。
2.光弹装置设置：将光源、散射体和光电探测器设置在适当的位置，以保证散射光信号可以被准确检测到。
3.发射光线：通过光源发射光线，照射在光弹材料表面。
4.测量信号：使用光电探测器检测散射光的强度变化，将其转化为对应的应变信息。
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第三章电测法电测法的应用特别广泛，涉及到许多领域。
在实验应力分析、断裂力学、静、动态试验、宇航工程中都有广泛的用途。
在桥梁结构试验中最常用的是电阻应变测试技术。
1938年，由E.Similton和A.Ruge等人首次制造出了丝绕式电阻应变片，57年出现了半导体应变片，至今各种规格的应变片已有二万多种。
1856年，W.Thomson在铺设海底电缆时发现了电缆随海水深度不同而变化，通过近一步对铁丝和铜丝近行拉伸试验，得到了三个结论：1．铜丝和铁丝的应变与其电阻的变化成涵数关系；2．铜丝和铁丝的应变对其电阻的变化有不同的灵敏度；3．铜丝和铁丝由于应变而产生的电阻变化可用惠斯通电桥测量。
这些结论是现代电测法的理论基础，他指出了应变可以转换成电阻的变化，从而使用电学方法测量应变成为可能。
电测法的优点：1．精度高，1%；2．分辨率高，可测出10-6，即1με，对钢只有0.2MPa的应力；（分辨率：可检测出的被测量的最小值。
灵敏度：输出量的变化值与相应被测量的变化值之比）。
3．测量范围广，可达23%；4．尺寸小（最小的0.2mm），可满足应力梯度较大的应变测量；尺寸小另一个重要意义在于当前某些工程结构(如船体、桥梁、飞机、桁架等)进行全面的应力分析时，往往要测量数十点甚至数百点的应力，电阻片很容易大量粘贴使用。
对于结构十分紧凑以至其他测量仪表(如杠杆引伸仪)根本无法安装的情况下，电测法就能发挥很大的作用，可以用来测量局部应力。
5. 质量小，便于安装，不会干绕构件的应力状态；这是一个突出的优点。
它使得电测不仅可以作静态应力的测量，而且可以在动态应力分析方面发挥独特作用。
对一系列重要的动力学参数(如加速度、振幅、频率等)能够比较精确地进行实验研究。
6．频率响应好，响应时间约为10-7s；在高频动应变（冲击力及爆炸压力等）测量中具有很好的动态响应。
7．可以在高温（800～1000℃）、低温（-100～-70℃)、高压(上万个大气压)、高速旋转(几千转／min～几万转／min)、核幅射等特殊条件下成功的使用；8．输出电信号，易于实现测量数字化和自动化，即适合于现场测量，也可以进行遥测，还可以制成各种传感器，可以作力，液压，位移，转角，速度及加速度等参量的测量，是一种使用方便、适用性强、比较完备的测试手段。
缺点是：1．只能测结构物表面应变；2．现场测量受环境温度和湿度影响大；3．对应力集中的测量不够精确。
主要缺点是：粘贴工作量大；粘贴好的应变片较为脆弱，野外防潮、防损伤难度大；由于每次使用前需平衡、归零，无法长期观测，一般仅用于短期测试，无法应用于施工监控中；重复使用困难。
第一节电阻应变片1． 构造（图 3.1）绕线式应变片主要由敏感元件、基底、覆盖层和引出线等几部分组成。
(1)敏感丝栅是应变片的主要元件，一般由康酮、镍铬合金制成；对材料性能要求：电阻率高、灵敏系数大、线性范围大、电阻温度系数小、易于加工成丝。
-2△R /R 10 )ε (%)C u-N iPtF eN i-C u-M nN i(20%)-C u(80%)N iC u 3.02.52.01.51.00.55.03.04.02.01.0(2)基底和覆盖层一般有纸质和胶质；对材料性能要求：基底和覆盖层起定位和保护应变片几何形状的作用，也起到与被测试试件之间电绝缘作用，因此要求厚度小而机械强度高、绝缘性能好、热稳定性能好、耐腐蚀、抗潮湿、无滞后和儒变现象、稍透明等。
2． 工作原理金属应变片的工作原理在于导体的“电阻应变效应”。
所谓电阻应变效应是指导体或半导体在机械变形(伸长或缩短)时，其电阻随其变形而发生变化的物理现象。
AL R ρ= AdA LdL d RdR -+=ρρLdL DdD AdA μ22-==（dD/D:横向应变；DL/L:纵向应变；μ：泊桑比）ρρμμρρd LdL LdL LdL d RdR ++=++=)21(2LdL K LdL LdLd RdR 0))21((=++=ρρμ此式表明，导体(如金属丝)的电阻应变效应由两方面原因造成，一是由(1±2μ)表达的几何尺寸的改变；一是电阻率也随应变发生变化。
这就从机理上对电阻应变效应作了一定的说明。
可惜，电阻率ρ到底依什么规律随应变变化，至今尚无圆满的解释。
不过，实践表明，0K 值与合金的成分、含杂质情况、加工成丝的工艺以及热处理过程等有很大关系，故各种材料的灵敏系数均由实验测定。
3．灵敏系数的标定用应变片进行应变测量时，对应变片中金属丝需加一定的电压，为了防止电流过大，产生发热及熔断等现象，要求金属丝有一定的长度，以获得较大的初始电阻值；但测量构件应变时，又要求尽可能缩短应变片的长度，以接近一点的真实应变；因此，在应变片中的金属丝一般做成图3.1所示的栅状(称为敏感栅)。
固定在构件上的应变片，其敏感栅的电阻变化不仅与敏感栅轴线方向的构件应变有关，而且与敏感栅弯头圆弧方向的构件应变有关，因此应变片的灵敏系数与上节由一段直的金属丝在拉伸(或缩短)状态下所得灵敏系数不相同，他与被测构件的应变状态有关。
为了有一个统一标准，应变片的灵敏系数定义为；当将应变片安装在处于单向应力状态的试件表面，使其轴线与应力方向平行时，应变片电阻值的相对变化与沿轴线的应变之比值，即xRR K ε∆=应变片的灵敏系数一般由制造厂实验测定，称为应变片的标定。
灵敏系数的测定必需在符合上述定义的实验装置上进行，通常采用等弯矩梁与等强度梁两种测定方法，这两种测定方法的基本原理相同，图3.2为一个等弯矩梁实验装置，将被测定正值的应变片安装在梁的等弯矩区域内，并使其轴线与梁的轴线方向重合，当梁受载后，在等弯矩区域内，梁的上下表面是一个单向等应力场（但应变是双向的)。
可采用杠杆仪或挠度计以及理论计算方法确定梁的轴向应变，同时设法测定在该载荷下，此应变片的电阻值的相对变化，按照式3.8计算，即可求得应变片的灵敏系数。
在图3.2中，沿梁轴线方向安装了一个三点挠度计，当梁受载变形后，挠度计上千分表的读数与梁的轴向应变有如下关系： 2lfh =ε4 应变片的种类很多，至今各种规格的应变片已有二万多种。
根据不同的方法，有如下的分类。
1） 材料⎩⎨⎧半导体金属金属丝式应变片最常用的形式为丝绕式，又称为圆角线栅式。
它的制造设备和技术都较简便，但横向灵敏度较箔式应变片为大(横向灵敏度会给测量带来一定的误差)。
丝式应变片常用的金属材料是康酮、镍铬合金、铁镍铬合金和铂铱金等。
半导体应变片的优点是灵敏度高、频率响应好、可以做成小型和超小型应变片。
半导体应变片的出现为应变电测技术的发展开创了新的途径。
它的缺点是温度系数大，稳定性不及金属应变片等。
2） 制做工艺⎩⎨⎧箔式丝绕式丝绕式：价格低，但耐湿性差；箔式应变片是把康酮、镍铬等合金制成0.003～0.001的箔材，经一定热处理后，涂刷一层树脂（环氧、聚脂等），经聚合处理后形成基底，然后用由照相、光刻技术腐蚀成丝得到敏感栅，焊上引线，再涂一层保护层。
它在性能上的优点是：a.尺寸精确：随着光刻技术的发展，箔式片能保证尺寸准确、线条均匀，故灵敏系数分散性小，尤其突出的是能制成栅长很小(如0.2mm)或敏感栅图案特殊的应变片，易做成任意形状；b.散热性好，附着力大：箔式片栅丝截面为矩形，故栅丝周表面积大，因而散热性好。
同时附着力增大，有利于变形传递，因而增加了测量的准确性；c.横向效应很小：箔式片敏感栅横向部分的线条宽度比纵向部分的大得多，因而单位长度的电阻也小得多，使箔式片横向效应很小；逸散功率大，允许较大电流，d.绝缘性好，蠕变和机械滞后小，耐湿性好，因为箔式片均为胶基；e.生产率高，便于成批生产。
缺点是:工艺复杂，成本高3）使用温场：低温应变片（工作温度低于-30℃）常温应变片（工作温度低于-3～60℃）中温应变片（工作温度低于60～350℃）高温应变片（工作温度高于350℃）4）敏感栅形状: 单轴应变片应变花应变花:在两向应力状态时，需要测出一点的两个或三个方向的应变，才可求出此测点的主应力的大小和方向。
这就要使用粘贴在一个公共基底上，按一定方向布置的2-4个敏感栅组成的电阻应变片。
这种应变片叫做电阻应变花、应变花或多轴应变片。
对于箔式应变片组成的应变花，因其横向效应系数极小，故不考虑修正问题。
对于由半圆头丝绕式应变片组成的应变花，如果对测试结构要求不很严格的话，也不必考虑修正。
此外，按敏感栅的长度分，有大标距应变片和小标距应变片。
还有各种特殊用途的应变片如防磁应变片、防水应变片、埋人式应变片、层式应变片、可拆式应变片、疲劳寿命片、测压片、无基底式应变片、大应变片、裂缝探测片、温度自补偿应变片等。
5. 应变片的工作特性应变片的性能好坏直接影响应变测量的精确度，因此，应对应变片的性能(特称为工作特性)提出种种要求。
常温应变片的工作特性用以下八项标准:1）应变片电阻指应变片没有安装、也不受外力的情况下，于室温下测定的电阻值。
我国应变片名义阻值一般取120Ω,制造厂对应变片应逐个测量，并按阻值分装成包，注明每包中应变片的平均阻值(平均名义电阻值)及单个阻值与平均名义电阻值的最大偏差值。
A、B、C三级平均名义电阻值偏差分别为0.2%、0.4%、0.8%。
2）灵敏系数应变片安装在单向应办状态的试件表面上，且其轴线与应力方向重合。
在单向应力作用下，应变片电阻的相对变化与沿其轴向的应变之比值称为灵敏系数。
它经抽样标定，制造厂于包装上注明其平均名义值和标准误差。
它是使用应变片时的重要数据。
A、B、C三级标准误差一般分别为1%、2%、3%。
3）机械滞后在温度不变的情况下；对安装有应变片的试件加载和卸载，当试件到达同一应变水平时，来比较应变片在相应过程中的两个指示应变，它们的差值，取在各种应变水平下的最大者，作为这批应变片的机械滞后量，A、B、C三级分别为5、10、20με。
指示应变，是指应变片的电阻变化率除以其灵敏系数所得的商。
指示应变也可用经过校准的静态应变仪测得。
机械滞后现象总是存在，但经多次加卸载之后便趋于稳定。
因此，在使用应变片正式测量前，最好预先加载几次，以减小机械滞后的影响。
4）蠕变在温度不变的情况下，使安装有应变片的试件表面产生某恒定的应变，应变片的指示应变将随时间稍有下降，此现象称为应变片的蠕变，A 、B 、C 三级一般每小时分别为5、10、25με。
5）绝缘电阻 指应变片引出线与安装应变片的构件之间的电阻值。
使用应变片时，这个电阻值往往作为安装应变片肘粘结层固化程度和是否受潮的标志，室温下A 、B 、C 三级分别大于1000、500、500M Ω。
6）应变极限温度不变，使试件应变逐渐加大。
当应变片的指示应变与试件实际应变的相对误差达到某规定值(例如10%)时，此时的试件应变为该应变片的应变极限。