(实验应力分析电测)5动态应变测量
动态应变仪使用说明书
动态应变仪使用说明书动态应变测试仪使用说明书目录一、概述二、使用说明三、技术指标四、注意事项五、故障及解决方案六、仪器附件一、概述动态应变仪是一种具有自动平衡功能的动态电阻应变仪，主要用于实验应力分析及动力强度研究中，对结构及材料的任意变形进行动态应变测量。
通道数量可以2、4、6、8自由组合。
体积小重量轻，便于携带和搬运。
采用直流供桥，电桥采用六线制，有长导线补偿功能。
仪器频带宽、校准方便，配接不同类型的应变片及应变式传感器，可以实现应力、拉压力、速度、加速度、位移、扭矩等多种物理量的测量。
动态应变仪具有如下特点：1、可以2、4、6、8通道组合，体积小。
2、桥路自动平衡，平衡时间约2秒，平衡范围大于±5000με3、采用拨盘开关校准，准确方便。
4、供桥电压采用六线制，自动修正长导线测量时引入的误差。
5、频带宽：频响范围DC-300kHz（+0.5dB，－3dB）。
6、测量精度高，噪声低，稳定性好，抗干扰能力强。
7、器件集成度高，性能稳定可靠。
二、使用说明1、测试方框图动态应变放大器可以配接各种类型的应变片及应变式传感器。
其典型测试方框图如图1所示：232、面板说明通道前面板通道后面板3、操作前准备① 仪器通电之前，先将桥盒接成全桥，把桥盒的航空插头插入通道的航空插座内，旋紧。
② 使用220V 50Hz 市电供电，电源线一端插入仪器电源插座，另一端接入市电，然后将电源后面板的电源开关置“开”位4 反馈+2 激励-3 信号+5 反馈-6 信号-7 屏蔽线1 激励+置，电源即接通。
这时将要使用的通道电源置于“开”（向上扳），随即该通道的前面板的工作指示灯亮了，进入工作状态。
③各通道的电源开关为省电而设置，把不使用的通道的电源开关置于“关”的位置，再把桥盒的输入插头拔掉，这样该通道的±12V电源和桥压都被关掉了。
4、操作说明（1）电源部分①电源前面板设有3?位液晶显示数字面板表，供仪器各通道调零指示和校准值指示之用，下设两个开关，左边为通道选择开关，可选择测量1—10个通道中任一通道的零点或校准应变值。
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。
应力应变测试
应力应变测试什么是应力应变测试？应力应变测试是一种用于评估材料或结构在受到外部力作用下的性能和可靠性的方法。
通过施加不同的力或应变，并测量材料或结构的响应，可以获得有关其性能和行为的重要信息。
这些信息对于设计和优化材料和结构非常重要。
应力应变测试基于材料或结构在受到外部力作用下的弹性变形和塑性变形的原理。
通过施加一定大小的力或应变，可以观察材料或结构在不同载荷下的应力应变关系，从而确定其弹性模量、屈服强度、断裂强度等性能指标。
应力应变测试的方法1. 拉伸测试拉伸测试是最常用的应力应变测试方法之一。
它通过施加拉伸力来应用应变，测量材料在不同负荷下的应变和应力。
在拉伸测试中，逐渐增大载荷，直到材料发生断裂为止。
拉伸测试可以用于评估材料的强度、延伸性、断裂韧性等性能。
通过绘制应力应变曲线，可以确定材料的屈服点、最大应力点和断裂点。
2. 压缩测试压缩测试是将作用力施加在材料或结构上，使其在压缩方向上产生应变的测试方法。
通过测量材料在不同载荷下的应变和应力，可以评估材料的抗压强度和变形性能。
压缩测试常用于评估材料的稳定性和抗压性能。
通过绘制应力应变曲线，可以确定材料的屈服点和最大应力点。
3. 弯曲测试弯曲测试是将材料或结构放置在两个支撑点之间，施加弯曲力以产生应变的测试方法。
通过测量材料在不同载荷下的应变和应力，可以评估材料的强度、刚度和韧性。
弯曲测试常用于评估材料在受到弯曲力作用时的性能和可靠性。
通过绘制应力应变曲线，可以确定材料的弹性模量、屈服点和断裂点。
如何进行应力应变测试？进行应力应变测试需要准备以下设备和工具：1.电子拉伸试验机：用于施加拉伸力和测量应变和应力。
2.压缩试验机：用于施加压缩力和测量应变和应力。
3.弯曲试验机：用于施加弯曲力和测量应变和应力。
4.试样夹具：用于夹持和固定材料或结构。
5.应变计：用于测量材料的应变。
6.应力计：用于测量材料的应力。
进行应力应变测试的步骤如下：1.准备试样：根据实验要求制备符合标准尺寸的试样。
应力应变测量
cos1 cos 2
3
x cos2 3
y sin 2 3
x
y
s
in
3
cos
3
测点上3个方向的角（1 、2 和 3）通常预先设定的
（根据3片应变花的夹角1 、 2 和3）。若能测得这三
个方向上的应变值 1 、2 和 3，就能算出三个未知
1 2
E 2
0＋ 90
1－
1
1＋
（
0－
90）2＋（2
45－
0－
）2
90
（2）主应力计算公式（贴三片60 应变花）
1 2
E 2
＋
0
60
3(1－
120
)
1
1＋
（
－
0
0
60
3
120
）2＋
1（
2(1 )
4、求出主应力与主应力的方向： 主应力的计算公式：
1 x y
2
2
(
x
2y)2 Nhomakorabea
2 xy
max
(
x
2
y
)2
xy 2
主应力（与x轴夹角）的方向
tan 2 2 xy x y
式中：
——主应力
和x轴的夹角。
1
5、常用应变花应用举例： 实际测量中， （1）主应力计算公式（贴三片 45 应变花）
存在：正应力
应变： x 、
应力应变测量实验报告
应力应变测量实验报告实验名称：应力应变测量实验。
实验目的：1.熟悉应变计的使用方法和原理，了解应力应变测量的基本原理。
2.掌握金属材料的应力应变特性，以及不同材料的性能差异。
3.学会分析实验结果，提高实验数据的处理能力。
实验器材：1.应变计。
2.电子秤。
3.轴向夹持装置。
4.辅助器材：力计、千分尺、卷尺等。
实验原理：1.应变计的原理。
应变计是一种用于测量物体应变的传感器，是利用金属材料的电阻值随应变而发生变化的特性进行测量。
当材料发生应变时，应变计中导电性材料发生形变，从而改变应变计电阻值，这种变化可以通过内置电路进行测量，转换成应变数据。
2.应力应变特性的原理。
应力与应变之间为线性关系。
应力为物体受力情况下承受压力的大小；应变为受力物体在一定形变下所产生的伸长或缩短的程度。
当物体在一定的应力下发生变形时，它的应变就可以被测量到。
实验步骤：1.确定试样：从材料样品中选取原料，并对其进行加工，制作成标准试样。
2.安装应变计：将应变计安装在试样上，注意按照应变计说明书的规定进行固定、连接当前和测量其电阻值。
3.测量：将样品固定在轴向夹持装置上，并在应变计电路进行校准后进行测试。
期间应注意掌握试样的质量和任何可能会影响测试结果的因素。
4.计算与处理：将测试结果转化成应力应变曲线，并进行分析，根据公式计算出试验数据并总结分析。
实验结果与分析：样品材料：钢。
试样直径：5mm。
试样长度：20mm。
应变计响应系数：2.1。
电压：1V。
测试结果：荷重（N）应变（微米/毫米）。
00。
1004。
2008。
30012。
40016。
50020。
根据实验结果计算得出钢的应力应变曲线如下：应力（MPa）应变。
00。
204。
408。
6012。
8016。
10020。
通过实验数据可以看出，钢材的应力应变特性在一定载荷下逐渐确认出来，且具有较好的线性关系，即应力与应变成正比。
由于不同材料的应力应变关系存在差异，通过本次实验可以更加深入的研究材料特性，进一步了解各种材料的物理特征与性能表现。
应力与应变测量方法及应用
应力与应变测量方法及应用应力与应变测量是工程学中非常重要的分析方法，能够帮助工程师评估材料和结构在外部力作用下的性能表现。
本文将介绍一些常用的应力与应变测量方法及其应用。
一、应力与应变测量方法1. 电阻应变计法电阻应变计是最常用的应变测量方法之一。
应变计的基本原理是应变导致电阻变化，通过测量电阻变化来间接测量应变。
常见的电阻应变计有金属应变计和半导体应变计。
金属应变计主要适用于动态应变测量，而半导体应变计适用于静态及高温应变测量。
电阻应变计的优点是精度高、灵敏度高，但也有一些限制，比如灵敏度容易受到温度的影响。
2. 光弹性法光弹性法是一种通过利用光的干涉原理来测量应力和应变的方法。
光弹性法常用的设备有两种，一种是维尔贝克(Disc-more)干涉条纹法，另一种是技巧干涉条纹法。
这两种方法都是基于光束的干涉现象，通过观察并记录干涉条纹的变化来推算出应力和应变的分布情况。
光弹性法的优点是非接触性，适用于复杂形状和高温等特殊条件下的应变测量。
3. 应变片法应变片是利用压电效应材料制成的一种应变测量器件，常用的应变片有金属应变片和陶瓷应变片。
应变片通过自身形变来实现应变的测量，通过测量应变片的电荷输出或形变量的变化来推算应变。
应变片法的优点是响应速度快、测量范围广，适用于各种应变测量场景。
二、应力与应变测量的应用1. 材料性能评估与选择应力与应变测量可以帮助工程师评估材料的力学性能，并为材料的选择提供依据。
通过测量应力和应变，可以计算出弹性模量、屈服强度、断裂韧性等重要参数，从而判断材料是否满足工程设计要求。
2. 结构设计与优化在结构设计中，应力与应变测量可以帮助工程师评估结构的稳定性和安全性。
通过测量结构内部的应力分布和应变变化，可以发现潜在的结构问题，并进行必要的优化和改进，从而提高结构的可靠性和性能。
3. 动态加载分析应力与应变测量在动态加载分析中也有广泛的应用，可以用于研究冲击、爆炸、振动等动力载荷下的材料和结构响应。
应力测定实验演示文稿
（1）应力计算
E 1 2
(
)
E 1 2
(
)
（2）测量误差计算
e 100 %
— 应力测量值
— 应力理论计算值
5、实验报告要求
① 容器测点位置分布图 ② 各种载荷下的实测应变读数 ③ 各测点应力值计算 ④ 各测点应力理论计算值 ⑤ 在容器外形图上画出应力分布曲线 ⑥ 测量误差计算 ⑦ 分析测量误差产生的原因
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。
6．系统最后一次卸载后先检查一下平衡情况，然后加载进行正式测量， 记录每种载荷下，各测点的应变读数。 7．测量结束后，系统卸载，并关闭电动机及其它测量仪器。
1．根据选择的测点和布片方案进行表面打磨、划线定位、表面脱脂 处理、粘贴应变片、固化及防护等工作。
2．用相同长度和相同型号的导线，一端和工作片连接，另一端和预 调平衡箱连接。每根导线都需进行编号，并记下相对应的测点编号， 以免发生错误。
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。
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。
2．实验内容 主要对各种典型薄壁容器筒体、ห้องสมุดไป่ตู้盖及接管或筒体的连接不连续处
的应力分布进行测试。试件可以为一些自制的薄壁容器模型，也可采 用工业产品的一些小型薄壁容器，使测试对象形式多样并具有工程实 际意义。
四、实验操作步骤
贴片步骤
动应变测量实验报告
一、实验目的1. 掌握动应变测量的基本原理和方法。
2. 熟悉动应变仪器的操作和数据处理。
3. 通过实验，了解动应变在工程中的应用及其重要性。
二、实验原理动应变测量是通过测量物体在动态载荷作用下的形变来评估其应力状态的一种方法。
本实验采用惠斯登电桥原理，利用应变片和应变仪进行测量。
当物体受到动态载荷时，应变片将产生相应的应变，通过电桥电路将应变转换为电压信号，再由应变仪进行放大和数据处理。
三、实验仪器1. 微型计算机2. 动应变仪3. 桥盒4. 应变片及其附件5. 动态载荷发生器四、实验内容1. 应变片粘贴：- 选择与桥盒内置电阻相匹配的应变片。
- 用砂纸打磨钢片表面测点，使测点表面平整、光洁，并做清洁处理。
- 用胶水把应变片和转接片贴到测点上，尽量使应变片与被测物紧密贴合。
2. 电桥联线：- 将应变片接入电桥电路中，按照惠斯登电桥原理进行联线。
- 确保电路连接正确，无短路或开路现象。
3. 动态载荷施加：- 启动动态载荷发生器，施加动态载荷于被测物体。
- 通过应变仪实时监测应变信号。
4. 数据采集与处理：- 打开应变数据采集程序，设置应变量程、滤波频率等参数。
- 进行数据采集，记录应变信号。
- 对采集到的数据进行处理，包括滤波、放大、积分等。
5. 结果分析：- 分析应变信号，计算应变值。
- 结合被测物体的材料性能和结构特点，评估其应力状态。
五、实验结果本次实验成功采集到了被测物体在动态载荷作用下的应变信号，并对其进行了分析。
实验结果表明，应变值与载荷成正比，符合惠斯登电桥原理。
六、思考题1. 如何提高动应变测量的精度？2. 动应变测量在工程中的应用有哪些？3. 如何根据应变信号判断被测物体的应力状态？七、实验总结本次实验成功实现了动应变测量，掌握了动应变测量的基本原理和方法。
通过实验，加深了对应变信号分析的理解，为今后在工程中应用动应变测量技术奠定了基础。
八、注意事项1. 在粘贴应变片时，要注意使其与被测物体紧密贴合，避免出现气泡或翘曲现象。
实验应力分析小结
实验应力分析小结实验应力分析:用机测、电测、光测、声测等实验分析方法确定物体在受力状态下的应力状态的学科。
实验应力分析，是用实验分析方法确定构件在受力情况下的应力状态的学科。
它既可用于研究固体力学的基本规律，为发展新理论提供依据，又是提高工程设计质量，进行失效分析的重要手段，已有多种实验方法。
本学期主要学习了电学方法分析实验，有电阻、电容、电感等多种方法，而以电阻应变计测量技术应用较为普遍，效果较好。
而主要学习了电阻应变片法。
电测法是应用最广泛的一种实验应力分析方法，它的基本原理是：将位移或者变形等力学量的变化转换为电量的变化，然后再把所测电量改变量转换回所欲测定的力学量。
这种办法，通常称为非电量的电测法。
我们实验所采用的是电阻应变法，它把应变转换为电阻变化以测量应力应变。
电阻应变片有多种形式，常用的有丝绕式和箔式应变片。
我们实验采用的是箔式应变片，将应变片用特殊的胶水粘贴在需要测量变形的构件上，由于粘贴非常牢固，且应变片基底很薄，因而可以认为应变片与构件上该点处产生相同的应变。
应变片的敏感栅在伸长或缩短，其电阻值R改变为R+∆R，从而将构件上测点处的应变转化为电阻值的变化。
电阻应变计是一种能将构件上的尺寸变化转换成电阻变化的变换器，一般由敏感栅、引线、粘结剂、基底和盖层构成。
将它安装在构件表面。
构件受载荷作用后，表面产生微小变形，敏感栅随之变形，致使应变计产生电阻变化，其变化率和应变计所在处构件的应变成正比。
测出电阻变化，即可按公式算出该处构件表面的应变，并算出相应的应力。
依敏感栅材料不同，电阻应变计分金属电阻应变计和半导体应变计两大类。
另外还有薄膜应变计、压电场效应应变计和各种不同用途的应变计，如温度自补偿应变计、大应变计、应力计、测量残余应力的应变化等。
在这个学期当中，我们在兰老师的指导下总共进行了七次实验，分别是金属材料的拉伸及弹性模量测定试验，非金属材料的拉伸测定泊松比试验，金属扭转破坏、剪切弹性模量测定，等强度等截面梁弯曲试验，弯曲正应力电测实验，弯扭组合变形的主应力测定试验，单自由度系统固有频率和阻尼比的测定试验。
应力应变测量PPT课件
Ⅳ
66.6 59.7 -55.4 -55.0 26.6 23.2 -49.5 -47.7
/ -1.3 -0.5 -1.2 -48.2 -34.4 81.6 89.5 155.2 136.2 48.4 48.5 -22.9 -20.8 -60.8 -64.8 10.2 3.9
Ⅴ
-8.5 -7.7 -2.8 -2.9 -10.6 -10.0 -3.8 -1.2 -1.3 -1.1 -33.1 -32.8 71.7 70.8 -9.4 -7.8 -15.2 -15.8 -6.7 -8.4 3.8 3.7 -18.3 -19.5 4.0 14.3
扭（转）矩作用下，正应力分布如图7-10所示
第14页/共29页
其测点1，2，3，4的正应力分别为：
然3后根4、据
测
量
得
到
的
1
N
，求1 得 2获 得3
4
2 、 断 面4 内
力
：
My
1 2
3
4
4
Mz
1
2
3
4
4
1
2
3
4
4
第15页/共29页
（3）结论： 断面角点处没有剪应力存在，属单向应力状态，该 正应
仅有较大的正应力，而且 有 较 M大y 2的 3剪 2应力。 四、应力合成与强度校核（略讲） 通常用第四强度理论进行校核
第19页/共29页
§7-4 起重机金属结构应力测量
一、金属结构应力测量的任务 应力、应变测量应用任务：（测量目的和任务） 1．校核性测量：验证结构强度（刚度）是否满足理
论计算要求。例如，新产品鉴定性检测。 2．改进性测量（节约化）：产品改进，确定安全储
实验应力分析
第 2 章 电阻应变计的原理及使用
2.1 电阻应变计的工作原理
电阻应变计习惯称为电阻应变片，简称应变计或应变片。出现于第二次世界大战结束的
前后，已经有六十多年的历史。电阻应变计的应用范围十分广泛，适用的结构包括航空、航
天器、原子能反应堆、桥梁、道路、大坝以及各种机械设备、建筑物等；适用的材料包括钢
当进行多次重复测量时，输入量由小到大或由大到小重复变化，而对应于同一输入量其 输出量亦不相同，这种偏差称为重复性误差。常用全量程中的最大重复性误差与满量程的百 分数来表示测量系统的重复性指标。 1.2.6 零漂与温漂
当测量系统的输入量和环境温度不变时，输出量随时间变化，称为零漂。由外界环境温 度的变化引起的输出量变化，称为温漂。
2
图 1-2 测量系统的滞后
1.2.4 灵敏限与分辨率 当输入量由零逐渐加大时，存在着某个最小值，在该值以下，系统不能检测到输出，但
这个最小值一般不易确定，为此规定一个最小输出值，而与它相应的输入值即为系统能够检 测到输出的最小输入值，称为灵敏限。
如果输入量从任意非零值缓慢地变化，将会发现在输入量变化值没有超过某一数值之 前，系统不能检测到输出量变化，因此存在一个最小输入变化量。为了便于确定，规定了一 个最小输出变化量，而与它相应的输入变化量即为系统能够检测到输出量变化的最小输入变 化量，称为分辨率。一般指针式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半，数字式仪表的 分辨率是最后一位的一个“字”。 1.2.5 重复性
滞后表示当测量系统的输入量由小增加到某一值和由大减小到某一值的两种情况下，对
于同一输入量其输出量不相同，如图 1-2 所示，同一输入量时的输出量偏差 yd − yc ，称
为滞后偏差。最大滞后偏差 yd − yc max 与全量程输出范围 ymax 比值的百分数，称为测量
experimental stress analysis
experimental stress analysis
Experimental stress analysis（实验应力分析）是工程学中的一个领域，旨在通过实验来测量材料或结构的应力和应变分布。
这种方法是通过应用外部载荷或压力到材料或结构上，并使用传感器、仪器或测量设备来获取其应力和应变信息。
方法和技术：
1.应变计：使用应变计（strain gauge）是实验应力分析中常用的方法之一。
应
变计可以附着在材料表面，测量材料的微小变形，从而推断出应变。
通过将应变计安装在结构的关键点上，可以获取应力和应变的分布情况。
2.光学方法：光学方法如光栅法、激光干涉法（例如激光多普勒测振法）等，
利用光学原理来测量物体的形变和应变。
这些方法可以提供全场面的应变信息。
3.压电传感器：压电传感器可以将机械应力转换为电信号，用于测量或监测应
变的变化。
4.试验装置：实验应力分析可能需要定制的试验装置或加载设备，以施加所需
的载荷并记录数据。
应用领域：
●结构工程学：在建筑、桥梁、航空航天等领域中，通过实验应力分析来评估
结构的强度和稳定性。
●材料科学：用于评估材料的性能和行为，如金属、复合材料等。
●机械工程：用于设计和评估机械部件的强度和耐久性。
实验应力分析通常与计算分析相结合，以验证模型或预测的结果，并为工程设计和优化提供有价值的实验数据。
动态应变测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除动态应变测量实验报告篇一：应变测量实验报告一、实验目的1、学习应变片粘贴、使用的基本方法2、学习电桥的联线方法及电桥的测量原理和特点3、学习使用ws-3811应变仪测量应变的基本方法二、实验原理利用惠斯登电桥原理进行测量三、实验仪器微型计算机、ws-3811数字式应变仪、桥盒、应变片及其附件四、实验内容1.选择与桥盒内置电阻相匹配的应变片；2.用砂纸打磨钢片表面测点，使测点表面平整、光洁，并做清洁处理；3.用胶水把应变片和转接片贴到测点上，尽量使应变片与被测物紧密贴合，如图1所示；4.放置几分钟，使它自然干燥；5.如图2把导线接到桥盒插头上；6.打开应变数据采集程序，进行测试和设置：应变量程设置为±40000με，滤波频率设置为20hz，界面如图3；7.校准仪器，选择“自动校准”，设置界面如图4所示；8.动态应变数据采集。
把桥盒连接到试验仪上，试验仪已与电脑连接。
把被测金属长片的一端用手按在桌沿，使它伸出桌面。
设置好参数，点击“开始示波”，此时波形为一条直线，说明连接正常，再用手拨动金属长片伸出桌面的那一端使它振动，这时波形如图5，操作界面如图5所示；9.截图，保存数据。
实验完成。
五、实验结果实验结果如图5所示六、思考题1.半桥接法应用于两个应变片，1/4桥接法应用于一个应变片，前者的桥盒上多接了一根两个应变片的共用线，少了一个短接插片。
2.清零操作是为了使开始的电压偏移量变为零，而校准的目的是使测试值更加精确，减少仪器的误差。
篇二：测试技术实验报告(含实验数据)机械工程测试技术基础实验报告1实验一电阻应变片的粘贴及工艺一、实验目的通过电阻应变片的粘贴实验，了解电阻应变片的粘贴工艺和检查方法及应变片在测试中的作用，培养学生的动手能力。
二、实验原理电阻应变片实质是一种传感器，它是被测试件粘贴应变片后在外载的作用下，其电阻丝栅发生变形阻值发生变化，通过阻桥与静动态应变仪相连接可测出应变大小，从而可计算出应力大小和变化的趋势，为分析受力试件提供科学的理论依据。
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。
应变、应力的测量
5）减少贴片误差测量单向应变时，应变片的轴线与主应变方向有偏差时，也会产生测 量误差。
6）力求应变片实际工作条件和额定条件的一致 7）排除测量现场的电磁干扰
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第八章 应变、应力和转矩的测量
9
第一节 应变、应力的测量
五、测点的选择
测点的选择和布置对能否正确了解结构的受力情况和实现正确的测量影响很大。测点 愈多，愈能了解结构的应力分布状况，然而却增加了测试和数据处理的工作量和贴片误 差。因此，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： l）预先对结构进行大致的受力分析，一预测其变形形式，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。
表中符号说明：Sg-应变片的灵敏度；u0-供桥电压；-被测件的泊桑比； i -应 交仪测读的应变值，即指示应变； -所要测量的机械应变值。
2019/3/26 第八章 应变、应力和转矩的测量 5
第一节 应变、应力的测量
表中符号说明：Sg-应变片的灵敏度；u0-供桥电压；-被测件的泊桑比； i -应交仪测 读的应变值，即指示应变； -所要测量的机械应变值。
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第八章 应变、应力和转矩的测量
1
第一节 应变、应力的测量
初始状态电桥的各臂阻值相等，且考虑到R<<R，则上式可写成(忽 略R高次项)：
u0 R1 R2 R3 R4 uy 4 R R R R
当各桥臂应变片的灵敏度 Sg相同时，上式可改写为
在第七章中曾经介绍过压电式阻抗头，它便是由压电式加速度计和压电式力传感器组合 而成的。图8-6是两种压电式力传感器的构造图。左边的力传感器的内部加有恒定预压载 荷，使之在1000N的拉伸力到5000N的压缩力范围内工作，不致出现内部元件的松弛。右 侧的力传感器，带有一个外部预紧螺母，可用来调整预紧力，以保证力传感器在4000N拉 伸力到16000N压缩力的范围中正常工作。
应变测量的意义及方法
应变测量的方法主要有：
01 应变机测法 02 应变电测法 03 应变光测法
应变机测法
01 手持应变仪：接触式千分表应变仪 02 单杠杆应变仪：杠焊式应变仪 03 双杠杆引伸仪
机测法的原理是利用机械式仪表，测量结 构上两点之间的相对线位移，然后再
根据转换为应变值。实际上，利用位移传 感器测量两点之间的位移，均可将其转换为应 变。与电测法相比，机测法具有试验操作简单、 数据可靠、不受电磁干扰等优点。
02 应变片必须牢固地粘贴在试件表面，才能保证正确地传 递试件的变形，这种粘贴工作技术性强，粘贴工艺复杂， 工作量大；
03 电阻应变片不能重复使用；
04 易受电磁干扰。
THANKS
但也存在下列不足，从而限制了机测法的应用：
01 不能实现温度补偿； 02 不能自动记录，容易发生错误；
03 不适合大规模的试验，测点较多 时，测点布置困难，劳动强度大；
04 不适合应变变化较大区域的应 变测量。
应变电测法
在量测过程中， 常某些物理量发生的变 化，先变换为电量的变 化，然后用量电器进行 量测，这种方法称为电 测法或非电量的电测部应力分布情况， 特别是结构危险截面的应力分 布及最大应力值。是评定结构 工作状态的重要指标，也是建 立结构理论的重要依据。
直接测定应力比较困难，目前 还没有较好的方法，一般方法 是先测定应变ε，而后通过应力 应变的关系间接测定应力或由 已知的关系曲线查得应力。
一般是用应变计测出试件在一 定长度范围 内的长度变化 ，再 计算出应变值 。测出的应变值 实际上是标距L内的平均应变， 因此注意 的选择，特别是对结 构应力梯度较大或应力集中的 测点， 应尽量小。
应变电测法的优点
04 变换元件体积小、质量轻，可安装在形状复杂而空间 甚小的区段内，且不影响欲测结构的静态及动态特性;
应力应变测量.
第一节 电阻应变片 半导体应变片灵敏度
S
dR R
E
这一数值比金属丝电阻应变片大50一70倍。
半导体应变片 优点：灵敏度高，机械滞后小、横向效应小、体积小等。 缺点：温度稳定性能差、灵敏度分散度大(由于晶向、杂质 等因素的影响)以及在较大应变作用下，非线性误差大等， 这些缺点给使用带来一定困难。 应变片的后续电路为电桥电路。
第一节 电阻应变片 一、金属电阻应变片
常用的金属电阻应变片有丝式和箔式两种。其工作 原理都是基于应变片发生机械变形时，其电阻值发生变化。 金属丝电阻应变片(又
称电阻丝应变片)出现得 较早，现仍在广泛采用。 其典型结构如图所示。把 一根具有高电阻率的金属丝 ( 康铜或镍铬合金等 ) 绕成栅形， 粘贴在绝缘的基片和覆盖层之间，由引出导线接于电路上。
相对电阻的增量为：
R0 2 KR M 2 K M R0 R
K ˆ K) (取K
仪器的应变读数为： ˆ R0 / R0 2 M ˆ
M EW M EW ˆM 2
具有温度补偿功能
第五节 电阻应变片的应用 2、拉力P的测量
R0 R R KR1 ' ( P M ) KR ( P M ) 2KR P
第一节 电阻应变片
电阻的相对变化率
dR dl 2dr d R l r
式中 dl / l -----电阻丝轴线相对变形，或称纵向应变
dr / r -----电阻丝轴线相对变形，或称横向应变
当电阻丝沿轴向伸长时，必沿径向缩小，两者之间的关系为
dr dl r l
a. 选择式自补偿应变片 b. 双金属敏感栅自补偿应变片
第二节 应变片的主要特性
振动测试和实验应力分析实验指导书
振动测试与实验应力分析实验指导书工程力学及相关专业目录第一部分振动测试技术实验----------------------------------------------------------------1实验一机械振动基本参数测量-------------------------------------------------------------------2 实验二强迫振动法测量单自由度系统固有频率和阻尼比--------------------------------------5 实验三自由衰减法测单自由度系统固有频率和阻尼比---------------------------------------- 8 实验四多自由度系统各阶固有频率及主振型的测量-----------------------------------------11 实验五叶片的固有频率测量-------------------------------------------------------------------14 实验六冲击运动测量----------------------------------------------------------------------------16 实验七共振法测简支梁的模态参数测量-----------------------------------------------------19 实验八传感器测量系统的校准--------------------------------------------------------------24 实验九用模态分析法测量平板的模态参数----------------------------------------------------26 实验十锤击法测量简支梁的模态参数---------------------------------------------------------30 实验十一线性扫频法测量简支梁的模态参数------------------------------------------------34 实验十二随机激励法测量简支梁的模态参数------------------------------------------------37 实验十三不测力模态分析法测量简支梁的模态参数----------------------------------------40 实验十四圆板各阶固有频率及主振型的测量------------------------------------------------43 实验十五附加质量对系统固有频率的影响---------------------------------------------------45 第二部分电测技术实验---------------------------------------------------------------------47实验一电阻应变片的粘贴-------------------------------------------------------------------------------48 实验二电阻应变片灵敏系数的测定------------------------------------------------------------50 实验三电阻应变片横向效应系数的测定-------------------------------------------------------53 实验四电阻应变片在电桥中的接法------------------------------------------------------------55 实验五动态应变的观测-------------------------------------------------------------------------57 实验六偏心拉伸（拉、弯组合）内力测定--------------------------------------------------------59 实验七薄壁圆筒受弯、扭组合载荷时内力测定------------------------------------------------63 实验八薄壁圆筒弯扭组合主应力测定---------------------------------------------------------68 第三部分光测技术实验-------------------------------------------------------------------------------70实验一光弹仪的构造及光学效应--------------------------------------------------------------71 实验二光弹性材料条纹值和应力集中系数的测定--------------------------------------------73 实验三平面光弹性实验-------------------------------------------------------------------------75 实验四三维光弹性实验-------------------------------------------------------------------------76 实验五环氧树脂光弹性模型制作--------------------------------------------------------------78 实验六贴片光弹法实验-------------------------------------------------------------------------79 实验七全息照相实验----------------------------------------------------------------------------81 实验八全息干涉二次曝光法测定悬臂梁挠度实验--------------------------------------------82 实验九认识光纤干涉仪-------------------------------------------------------------------------85 实验十光的等厚干涉现象与应用--------------------------------------------------------------88第一部分振动测试技术实验实验一 机械振动基本参数测量一、实验目的1、学习常用测振传感器及其配套仪器的使用方法。
《实验应力分析》——电测(全集)
偶然误差由多种因素引起，要找到原因很难。当测量多次时， 偶然误差时大、时小、时正、时负，没有固定的大小和偏向。 常围绕某一中间值上下波动。当测量次数足够多时，发现偶然 误差服从统计规律。
3、间接测量误差：
在实验中，对长度、重量、位移等物理量能直接测量，但对应 力等物理量一般不能直接测量，必须通过一些能直接测量的物 理量按一定公式计算求得。这计算出的间接测量的结果具有一 定的误差，如何由直接测量误差计算间接测量误差，这就是误 差传递规律的问题。
四、舍入法
在一般计算中是4舍5入，而在实验中是4舍6入，何谓4舍6入呢？
> 5 则向前一位入1。 末位有效数字后的第一位数字 < 5 则舍去。
末位有效数字为奇数则向前入1。 = 5 末位有效数字为偶数则舍去。
如：下面的数均保留2位有效数字
0 .1 2 4
0.12
0 .1 2 6
0.13
0 .1 2 5
1、解决工程上的力学问题有三种方法
解析法：用弹性力学或塑性力学进行求解。即首先建立力学模型 然后用数学方法进行求解。用数学方法求解工程问题时， 常遇到数学和计算方面的困难，只能对有限的一些简单 问题给出精确解。
计算法：用有限差分法或有限元法等数值计算求解工程上的力学 问题。
实验法：用实验的方法求解工程上的力学问题。
10 3.3333 3
10.0 3.3 3.0
§1-2 误差的来源及处理方法
一、误差的来源 1、系统误差（又称恒定误差）
系统误差是由人为或某一固定因素造成的误差。系统误差可以 消除。如：尺子长了，则测出的数据均偏小；杆秤准心偏了， 秤出的重量总是偏小。系统误差有固定的偏向和一定的规律 性，可根据具体原因采取适当的措施予以校正和消除。
第五章 应力、应变测试
电阻应变片的特性及应用
零点漂移
零漂：对于已安装好的应变片，在一定温度下，不承受机械应 变时，其指示应变随时间的变化而变化的现象。
产生的原因：由于应变片的绝缘电阻过低及通过电流而产生热 量等原因造成。
工作电流大，输出信号也大，灵敏度就高。 但工作电流过大 会使应变片过热，灵敏系数产生变化，零漂及蠕变增加，甚至烧毁 应变片。
工作电流的选取要根据试件的导热性能及敏感栅形状和尺寸来 决定。通常静态测量时取25mA左右。 动态测量时可取75～ 100mA。
电阻应变片的特性及应用
灵敏度系数K
根据理论和实验，在一定应变范围内电阻的变化与应变的关系 满足下式 ：
应变片的粘贴
应变片粘贴质量检查
外观检查：用放大镜观察粘合层是否有气泡。 电阻值检查 绝缘电阻检查：
引出线的固定保护 应变片的防潮处理
应变片粘贴固化好之后要进行防潮处理，以免潮湿引起绝缘 电阻和粘合强度降低，影响测试精度。
电阻应变片的信号调理电路
电桥
由于将应变等机械量转换为电阻的变化，此变化的数量是微 弱的，因此必须采用高精度的测量电路—电桥测量电路。
电阻应变片在测量频率较高的动态应变时，应变是以应变波的形 式在材料中传播的，它的传播速度与声波相同，对于钢材v≈5000 m/s。
应变波由试件材料表面，经粘合层、基片传播到敏感栅。由于应 变片的敏感栅相对较长，当应变波在纵栅长度方向上传播时，只有在 应变波通过敏感栅全部长度后，应变片所反映的波形经过一定时间的 延迟，才能达到最大值。
R1 R0 R1——半桥单臂
Uy
U0
22R0
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n
n1 ,2 , , （5—24）
由式（5—14)、（5—15）和（5—23），可得
Cn
1 T
T
2 T
2
(t)e2jnf1tdt
（5—25）
Cn
1 T
T
2 T
2
(t)e2jnf1tdt
（5—25）
Cn 为 (t) 复数频谱分量，写成
Cn Cn ej
（5—26）
式中复数模 Cn 及幅角 n 分别等于信号第 n 次谐波的振幅及相位
3
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D
二、弯曲弹性元件
1、悬臂梁式弹性元件
R1 R3
P
h
R2 R4 l
b
13Mt
24Mt
d 1 2 3 4 4 M A
由材料力学
MEEMWE6Pb2lh
P bh2Ed
24l
B
R1
R2
C R4 R3
D
次。
2
如取N=12时，最多只能求得信号的6次谐波，这时 (t)
的级数展开式为 。
t0 a 1 c2 of1 ts a 6c1 on 2 s f1 t b 1 s2 in f1 t b 6 s1 in n 2 f1 t
二、瞬变性应变信号
瞬变性信号可看成周期 T 趋近于无穷大时的周期信号， 傅里叶积分的形式为
§5-2 应变计的 动态响应和疲劳寿命
一、应变计的动态响应 构件上应变传播的两种形式
构件表面
粘结层和基底
应变计敏感栅 时间短
沿应变计栅长方向传播
分析重点
设构件表面上应变分布为
y(t)
xA
msin2 x
（5—4）
A
m
栅长中点 A 处的应变值为
o
A
ms
in2
xA
（5—5）
l
t
16l2
1l f
B
R1
R2
A
C
R 2
D R 1
1322t 242 2t
d 12 3 4
41
d
41
R 3
R 1
R 2
R3
R 4
R1 R2
R4
B
R1
R 1
R2
R 2
A R4
R3
C
R4
D R 3
d
41
压力与读数应变间的关系
PAEA4E 1Ad
带膜片——可承受横向载荷，用以消 除横向力和弯矩的影响。
膜片
特点： 承载大
2、平板开孔式弹性元件
6 v
2
（5—9）
1）若给定允许的相对误差 和被测动态应变的最高频率
fmax,则可得出应变计允许的最大栅长l。
2）若给定允许的相对误差 和应变计栅长l，可确定应变
计允许的极限频率fmax。
例如：应变波在钢材中的传播速度v500m0/s ，给定允
许的相对误差 1% ，应变计的栅长 l=5mm，
式中： 0 、an、bn 称为傅里叶系数，按下式计算
0
1 T
T 0
(t)dt
anT 20T (t)co2snf1tdt
2T
bnT0
(t)si2 nnf1tdt
（5—13）
（5—14）
n1 ,2 , ,
（5—15）
( t ) 0 ( a n c 2 n o f 1 t b n s s 2 i n f 1 t n )
0
1 T
T 0
(t)dt
anT 20T (t)co2snf1tdt
bnT 20T (t)si2 nnf1tdt
这样，第 n 次谐波的幅值 n 和相位 n 可由 an、bn 确定如下
n an2 bn2
n
arctan
an bn
（5—16）
n1 ,2 , ,
（5—17）
因此，计算周期信号的频谱即为确定 t 时间历程的傅里叶系数。
记录时间
2、应变测量值修正 与静态应变修正相同
零线移动
§5-6 动态应变的数据分析
一、周期性应变信号
根据波形图，除了确定应变的幅值 和基频 f1 外，还需计算频谱，
为此，将复杂周期应变 ( t) 0 n s2 if n n t ( n )
改写成
( t ) 0 ( a n c 2 n o f 1 t b n s s 2 i n f 1 t n ) （5—12）
2、弹性元件材料的选择 高强度 高弹性极限
低弹性模量
稳定的物理性质
良好的机械加工和热处理性能
常用材料： 40CriNiMo 40CrNi 40CrMnMo 30CrMnSiNAi
弹性元件的制造工艺过程
退火 ——粗加工 ——热处理 ——精加工 ——时效处理
退火——便于切削加工，进刀量应小，减小加工应力
( t) 0 ( a n 2 jn b e 2 jn f1 t a n 2 jn b e 2 jn f1 t) （5—22）
式中：j 1 、f1 为基频，e2 j f1t是三角函数的复数形式，令
cn
an
jbn 2
（5—23）
代入式（5—22)并合并右边项，则有
t
c e2 jn f1t n
t
c e2 jn f1t n
n
n1 ,2 , , （5—24）
t
cne2 jnf1 t fF (f)e2 jf1 td f
f n 1
（5—28）
F ( f ) 称为 (t)的傅里叶几分变换。 (t) 称为F ( f )的傅里叶逆变换。有
F(f)F(f)ej(f)
（5—29）
F ( f ) 模与 ( f )幅角分别称为应变信号的幅值谱密度和相
§5-5 动态应变的记录曲线与修正
一、记录曲线
前标定记录
记录曲线
后标定记录
H1 H2
零线
h1
b
h2
B
H3 H4
时标
幅高为 h 所对应的应变值为
h
h H
H
（5—10）
HH1H3HH2H4
2
2
周期
b1 T
B fB
（5—11） B 周期记录长度
二、曲线修正
1、零线修正 原因 处理
输出漂移引起零线的移动 依据零线移动与时间成正比 ，这点计算移动量
性能指标 1．非线性 2．滞后 3．重复性
四、供桥电压的选择
经验公式
u0 2 RPgFg
式中： R —应变计电阻
F g —敏感栅的面积
P g —敏感栅上的功率密度。
五、传感器的电路补偿
1．初始不平衡 RZ
2．零漂
Rt
3．灵敏度漂移 RE
4．非线性
RL
5．输出灵敏度 RS
B
R1
R2
RZ
A
R3
C uBD
测量应变值并 转换成力
二、传感器的设计
设计要求 灵敏度高 非线性误差小 重复性好 湿度影响小 足够的动态频率范围
1、弹性元件结构的设计原则 结构简单 刚性好 整体性好 对作用力位置的变化和干扰力的影响不敏感 有效区的线性好 有效区具有最大应变值 工作区的最佳额定应变值 工作区的工艺性能好 自身具有过载保护或便于设置过载保护装置 安装方便，互换性好
三、抑制干扰的措施
电磁、静电干扰 地电压、地电流干扰 仪器之间的干扰 其他干扰措施
导线绞扭—减少干扰磁通的耦合面积 采用三芯、四芯屏蔽线 增大测量导线与干扰源距离 尽可能缩短测量导线长度 信号电路必须一点接地 应变仪使用供电电池时，采用浮空 强迫各台仪器载波频率同步 调整应变仪的震荡频率，使其接近 使用滤波器 对干扰源采取屏蔽、接地等
y(t)
o t
周期性动态应变和瞬态性动态应变都属于确定性动态应变， 如果不考虑误差影响，重复测试时，每次结果都是形同的。
对非确定性动态应变，要选用频率响应范围很宽的测量 记录系统，进行大量重复试验，根据统计规律进行研究。
随机性动态应变一般含有十分丰富的频率成分，测量时 从应变计开始，整个测量系统的频率响应特性都应符合要求。
二、非周期性动态应变
1．瞬变性动态应变 产生：瞬态载荷 冲击、爆破 特点：波形是单个脉冲或迅速衰减的震荡曲线
y(t)
y(t)
o
o
t
t
2．准周期性动态应变
特点：
由若干个简谐周期性动ຫໍສະໝຸດ 应变叠加而成虽是非周期的，但某些性质及处理方法复杂 周期性动态应变相同。
三、随机性动态应变
特点： 变化规律不能用明确的数学关系描述 大量重复实验的数据表现存在一定的统计规律性
各仪器的实际载波频率不同
二、干扰源的检查
仪器内部因素
未加载接线
标准无感电阻 代替应变计
加载后卸载 有零票
本身漂移
多台仪器间干扰
有信号输出表明通过应变计及导线进入
若干扰消除，则为应变计原因 若干扰仍在，则为外界对导线影响， 通过移动导线位置或改变走向查找
直流干扰 往往发生在发动机或 电动机开动或关闭时
R4
RE/2 RL/2
Rt
RE/2
D
RL/2
RS/2
RS/2
V
§6-2 测力传感器
一、拉压弹性元件
1、柱式弹性元件 不带膜片——可采用空心截面以提高 抗弯截面模量
1 t 2 t
d 1 2 1
d 1
R1 R2
B
R1
R2
A
C
D
13t 24 t
d 1 2 3 4
21
d
21
R 1