应变测试方法
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。
应变测试方法及标准
应变测试方法及标准一、概述应变测试是产品开发过程中一项重要的质量控制手段，用于检测产品在受到不同程度的外力或应力作用下，其性能和功能是否符合预期。
本篇文章将介绍应变测试的方法及标准，包括测试前的准备工作、测试步骤、数据收集与分析、测试结果的评价与总结等。
二、测试对象应变测试的对象是各种类型的产品，如电子设备、机械部件、建筑材料等。
在进行应变测试时，需要根据产品的类型和特点选择合适的测试样品，以确保测试的准确性和有效性。
三、测试环境测试环境对应变测试的结果影响很大，因此需要选择适宜的环境条件来进行测试。
一般而言，测试环境需要满足温度、湿度、应力方向和加载速度等要求。
具体的环境条件应根据产品的特点和测试要求来确定。
四、测试前的准备工作1. 确定测试样品：根据产品的类型和特点，选择合适的测试样品。
2. 制定测试方案：根据产品的特点和测试要求，制定相应的测试方案，包括测试方法、测试步骤、数据收集与分析等。
3. 准备测试设备：根据测试方案，准备相应的测试设备，如应力加载设备、测量仪器等。
4. 确认测试环境：确保测试环境满足测试要求，并做好记录。
五、测试步骤1. 将测试样品放置在适宜的环境条件下。
2. 使用应力加载设备对测试样品进行加载，模拟不同程度的外力或应力作用。
3. 观察并记录测试样品在加载过程中的性能和变化，如尺寸、形状、颜色、硬度、弹性等。
4. 定期对测试样品进行重复加载，以评估其稳定性和可靠性。
5. 使用测量仪器对测试样品的相关参数进行测量，如应力、应变、强度等。
6. 将测试过程中的数据记录下来，以便后续的数据分析和结果评价。
六、数据收集与分析1. 对测试过程中的各项数据进行分类整理，确保数据的准确性和完整性。
2. 使用图表和表格等形式将数据呈现出来，以便于数据的分析和比较。
3. 分析数据的变化趋势，找出规律和异常点，为后续的测试结果评价提供依据。
4. 将数据分析和比较的结果以报告的形式呈现出来，以便于管理和使用。
应力应变测试方法综述
应力应变测试方法综述引言：应力应变测试是材料力学性能测试中的重要内容之一，用于研究材料在外力作用下的变形行为。
本文将综述常见的应力应变测试方法，包括拉伸试验、压缩试验、剪切试验和扭转试验。
一、拉伸试验拉伸试验是最常用的应力应变测试方法，用于测量材料在拉伸条件下的力学性能。
试样被拉伸时，应力与应变之间的关系可以通过应力-应变曲线来描述。
常见的应力应变曲线包括弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和断裂阶段。
二、压缩试验压缩试验是将试样置于压力下进行测试的方法。
与拉伸试验类似，压缩试验可以得到材料的应力-应变曲线。
对于韧性材料，其应力-应变曲线呈现出相似的趋势，但压缩应力往往比拉伸应力大。
三、剪切试验剪切试验是用于测量材料在剪切载荷下的变形行为的方法。
试样在剪切力的作用下，发生切变变形。
剪切试验可以得到剪切应力与剪切应变之间的关系，常用的剪切应力-应变曲线包括线性阶段、屈服阶段、塑性阶段和断裂阶段。
四、扭转试验扭转试验是测量材料在扭转载荷下发生的变形行为的方法。
试样在扭转力的作用下发生扭转变形。
扭转试验可以得到剪切应力与剪切应变之间的关系，常见的应力应变曲线包括弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和断裂阶段。
五、其他应力应变测试方法除了上述常见的应力应变测试方法外，还有一些特殊的测试方法，如冲击试验、疲劳试验等。
冲击试验用于评估材料在高速冲击载荷下的性能，疲劳试验用于研究材料在循环载荷下的疲劳寿命。
六、应力应变测试的应用领域应力应变测试方法广泛应用于材料科学、机械工程、土木工程等领域。
它可以帮助工程师和科学家了解材料的力学性能，评估材料的可靠性和安全性。
在材料研发、产品设计和结构分析中，应力应变测试是不可或缺的工具。
结论：应力应变测试是研究材料力学性能的重要手段，常见的测试方法包括拉伸试验、压缩试验、剪切试验和扭转试验。
通过这些测试方法，可以获得材料的应力-应变曲线，从而评估材料的力学性能和变形行为。
应力应变测试在材料科学和工程领域具有广泛的应用，对于材料的研发和工程设计具有重要意义。
应变测试方法
应变测试方法电阻应变测试1.电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件的外表应变，再根据应力一应变关系确定构件外表应力状态的一种实验应力分析方法。
用电阻应变片测量应变的过程：2.分类：(1)静态测量：对永远恒定的载荷或短时间稳定的载荷的测量。
(2)动态测量：对载荷在2〜1200HZ范围内变化的测量。
3.电阻应变测量方法的优点(1 )测量灵敏度和精度高。
其最小应变读数为1 ^£(微应变，1卩£ =10-6£)在常温测量时精度可达1〜2%(2)测量范围广。
可测1卩£〜20000卩£。
(3)频率响应好。
可以测量从静态到数十万赫的动态应变。
(4)应变片尺寸小，重量轻。
最小的应变片栅长可短到毫米，安装方便，不会影响构件的应力状态。
(5 )测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。
(6)可在各种复杂环境下测量。
如高、低温、高速旋转、强磁场等环境测量。
4. 电阻应变测量方法的缺点(1) 只能测量构件的外表应变，而不能测构件的内部应变。
(2) —个应变片只能测构件外表一个点沿某个方向的应变，而不能进行全域性测量。
电阻应变片1.电阻应变片的工作原理由物理学可知：金属导线的电阻率为‘ L R=— A当金属导线沿其轴线方向受力变形时(伸长或缩短) ，电阻值会 随之发生变化(增大或减小)，这种现象就称为 电阻应变效应。
将上式取对数并微分，得：dL dAL A(1 2 )2. 电阻应变片的构造如下图dR 电阻应变片由敏感栅、 引线、基底、盖层、粘结剂 组成。
其构造Jex引箜3.电阻应变片的分类电阻应变片按敏感栅材料不同可分为金属电阻应变片和半导体应变片。
其中金属电阻应变片分为：(1)丝绕式应变片:敏感栅是用直径为〜毫米的铜镍合金或镍铬绕制而成。
优点：基底、盖层均为纸做成，价格廉价，易安装。
缺点：其横向效应大，测量精度较差，应变片性能分_________________(2)短接式应变片:将金属丝平行排成栅状，JxEEj端部用粗丝焊接而成。
测量应变、应力的方法详解
测量应变、应力的方法详解一、测量应变、应力谱图1. 衡量应力集中的区域，布置应变片可以通过模拟（有限元）或试验（原型上涂上一层油漆，待油漆干后施加载荷，油漆剥落的地方应力集中），确定应力集中的区域，然后按左下图在应力集中区域布置三个应变片：因为材料是各向同性，所以x、y方向并不一定是水平和竖直方向，但两者一定要垂直，中间一个一定要和x、y方向成45°角。
2. 根据测的应变和材料性能，计算应力测得的三个应变，分别记为εx、εy、εxy。
两个主应力（假设只有弹性变形）：其中，E为材料的弹性模量，µ为泊松比。
根据这两个主应力，可以计算出有些方法可能需要的等效应力（主要目的是将多分量的应力状态转化为一个数值，以方便应用材料的疲劳数据），如米塞斯等效应力：或最大剪应力：实际测量的是应变-时间谱图，应力（或等效应力）-时间谱图可由上述公式计算。
3. 分解谱图就是对上面测得的应力（应变）-时间谱图进行分解统计，计算出不同应力（包括幅度和平均值）循环下的次数，以便计算累积的损伤。
最常用的是雨流法(rainflow countingmethod)。
二、获取材料数据如果载荷频率不高，可以做一组简单的疲劳测试（正弦应力、拉压或弯曲均可，有国家标准）：得到一条应力-寿命（即循环次数）曲线，即所谓的S-N曲线：如果载荷频率较高或温度变化较大，还要测量不同平均应力和不同温度下的S-N载荷，以便进行插值计算，因为此时平均应力对寿命有影响。
也可以根据不同的经验公式（如Goodman准则，Gerber准则等），以及其他材料性能（如拉伸强度，破坏强度等），由普通的S-N曲线（即平均应力为0）来计算平均应力不为零时对应的疲劳寿命。
如果材料数据极为有限，或者公司很穷很懒不愿做疲劳试验，也可以由材料的强度估算疲劳性能。
如果出现塑性应变，累计损伤一般基于应变-寿命曲线（即E-N曲线），所以需要施加应变载荷。
三、损伤计算到目前为止，疲劳分析基本上是基于经验公式，还没有完全统一的理论。
应变测试方法
应变测试方法嘿，咱今儿就来说说这应变测试方法。
你想想看，生活就像一场大戏，每天都有各种各样的“剧情”在上演，有时候那是风平浪静，有时候又突然来个大波澜，这时候应变能力可就太重要啦！比如说吧，你正走在路上哼着小曲儿，开开心心的，突然天降大雨，没带伞咋办？这就是个小小的应变测试呀！有的人可能就傻眼了，在那干跺脚，埋怨老天不公；但有的人就能立刻找个地方躲起来，或者干脆潇洒地在雨中奔跑，还觉得挺好玩呢！这就是不同的应变表现呀。
那怎么测试自己的应变能力呢？可以从一些日常小事入手呀。
好比说，突然改变你的计划，原本打算去看电影，临时改成去公园散步，看看你能不能快速调整心态，享受新的安排。
或者在和朋友聊天的时候，对方突然抛出一个你完全没想到的话题，你能不能跟上节奏，给出有意思的回应呢？再比如，工作中遇到突发状况，电脑突然死机，资料还没保存，这可咋整？是慌里慌张不知所措，还是冷静下来想办法恢复数据或者赶紧找其他途径完成工作？这就很考验应变啦！还有啊，在社交场合中，可能会遇到一些尴尬的情况，比如不小心说错话了，或者遇到一些不太友好的人，这时候你的应变能力就决定了你能不能巧妙地化解尴尬，或者避免冲突升级。
咱也可以给自己设计一些专门的应变测试小场景。
比如模拟在超市购物时突然钱包丢了，看你怎么处理；或者在公交车上突然有人找你麻烦，你会怎么做。
其实应变能力就像肌肉一样，是可以锻炼的呀！多经历一些事情，多面对一些挑战，你的应变能力自然就会提高啦。
就像那句话说的，不经历风雨怎么见彩虹呢？你可别小瞧了这应变测试，它能让你更好地了解自己，知道自己在面对突发情况时的优点和不足。
然后你就可以针对性地去改进呀，让自己变得更强大，更能应对生活中的各种“幺蛾子”。
你想想，要是你应变能力超强，那不管遇到啥情况，你都能轻松应对，多牛啊！那生活不就变得更加丰富多彩了吗？所以啊，赶紧行动起来，试试这些应变测试方法吧，看看自己到底有多厉害！。
dic测试应变方法
数字图像相关方法（DIC）测试应变方法主要包括四个步骤：
1. 图像采集：使用高精度相机和稳定平台捕捉试件的变形图像，并在加载外力前后分别采集原始图像和变形图像。
2. 图像对比：对预处理后的图像进行配准，计算每个像素点的位移向量场，并根据物理方程计算应变场。
3. 应变计算：根据位移向量场和物理方程，计算出每个像素点的应变值。
4. 结果呈现：通过图像或云图的方式展示试件在加载外力后的应变分布情况。
需要注意的是，在进行图像采集和对比时，要确保相机位置和角度不变，以获得准确的应变计算结果。
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。
应变测量方法详解
将应变片置于平面应变场中，沿应变片轴线方向的应
变为 x，垂直于轴线方向的横向应变 y，应变片敏感
栅电阻相对变化为：
y
R R
R ( R )x
(
R R
)y
Kxx
K y y
轴线
x
式中：
R R
R ( R )x
(
R R
)
y
Kxx
K y y
(
R R
)
x
、( R R
)
y
分别为
x和
y引起的敏感栅电阻的相对变化。
Kx、Ky 分别为应变片轴向和横向灵敏系数。
AD
L
式中： 为导线材料泊松比。
dR d (1 2) R
二、电阻应变片的构造
电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组 成。其构造如图所示：
敏感栅：用合金丝或合金箔制成的栅。
作用：将 R R
栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的 距离，一般为0.2~100mm。
栅宽B：敏感栅外侧之间的距离。
与试件表面沿应变片轴线方向的应变 之比值，
称为应变片的灵敏系数，即：
K= R R
注意：K值是应变片的主要参数，它取决于敏感栅 的材料、型式、几何尺寸、基底、粘结剂等多种 因素。通常由制造厂在专用设备上标定给出K值。 常用的K=2.0~2.4
（三）横向效应系数（H）
应变片的敏感栅除有纵栅外，还有圆弧或直线形的横 栅。横栅主要对垂直于应变片轴线方向的横向应变敏 感，因而应变片指示应变中包含有横向应变的影响， 这就是应变片的横向效应。
（六）机械滞后（Z j）
在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载—卸载。
以试件的机械应变 为横 j坐标，应变片的指示应变 为纵i 坐标绘成曲线，加载与卸载曲线不重合，这种
应变测试操作指南
应变测试操作指南在工程领域和科学研究中，应变测试是一项至关重要的技术，它能够帮助我们了解材料和结构在受力情况下的变形情况，为设计、分析和优化提供重要的数据支持。
下面，将为您详细介绍应变测试的操作流程和注意事项。
一、测试前的准备工作1、确定测试目的和要求首先，需要明确为什么要进行应变测试，是为了评估结构的强度、验证设计假设，还是研究材料的力学性能？根据测试目的，确定所需测量的应变类型（如拉伸应变、压缩应变、弯曲应变等）、测量精度和测试范围。
2、选择合适的应变测试方法应变测试方法有多种，常见的包括电阻应变片法、光纤光栅应变测量法、数字图像相关法等。
电阻应变片法是应用较为广泛的一种，具有精度高、稳定性好等优点；光纤光栅应变测量法则适用于高温、强电磁干扰等恶劣环境；数字图像相关法可以实现全场应变测量。
根据具体的测试条件和要求，选择合适的测试方法。
3、准备测试设备和仪器根据所选的测试方法，准备相应的设备和仪器。
例如，电阻应变片法需要应变片、应变仪、数据采集系统等；光纤光栅应变测量法需要光纤光栅传感器、解调仪等。
确保设备和仪器经过校准，并且在有效期内。
4、试件的准备对要测试的试件进行处理，使其表面平整、清洁，以便于粘贴应变片或安装其他传感器。
对于金属试件，需要去除表面的氧化层和油污；对于混凝土试件，需要打磨表面，使其粗糙但平整。
5、制定测试方案包括测试点的布置、加载方式、加载顺序、数据采集频率等。
测试点的布置应根据结构的受力特点和分析需求来确定，通常在应力集中部位、关键截面等处设置测试点。
二、应变片的粘贴与连接1、应变片的选择根据测试要求选择合适的应变片，如电阻值、敏感栅尺寸、基底材料等。
应变片的电阻值一般为120Ω 或350Ω，敏感栅尺寸应根据测量精度和试件表面状况来选择。
2、表面处理在粘贴应变片之前，对试件表面进行清洁、打磨和脱脂处理，以提高应变片与试件之间的粘结强度。
使用砂纸轻轻打磨表面，然后用无水乙醇或丙酮擦拭干净。
应变测试方法课件
应变测试方法包括静态应变测试、动态应变测试、高温应变测试等，根据测试目的 和要求选择合适的测试方法。
应变测试的应用场景
机械制造领域
在机械制造领域中，应变测试被 广泛应用于结构设计和优化中， 通过测试结构在不同载荷下的性
02
基于光学纤维的应变效应
数字散斑相关方法的工作原理
03
按测试原理分类
01
声学应变测试法
02
基于声波的传播特性
03
应变仪的工作原理
按测试目的分类
静态应变测试方法
01
02
用于测定材料在静载荷作用下的应变特性
用于结构强度和稳定性分析
03
04
动态应变测试方法
用于测定材料在动态载荷作用下的应变特 性
05
开始测试
按照设定的参数进行应变测试，观察并记录测试过程中的数据变化 。
保证测试过程的稳定性
确保在整个测试过程中，加载条件保持稳定，避免突然的冲击或震 动对测试结果产生影响。
分析测试结果
01
02
03
整理数据
将测试过程中记录的数据 进行整理，提的材料和应力/ 应变范围，对得到的应变 曲线进行分析。
预测结构或材料的失效模式
通过模拟各种工况下的受力情况，可以预测结构 或材料的失效模式，从而采取相应的措施加以改 进。
优化结构或材料的设计
通过测试不同设计方案的结构或材料性能，可以 优化其设计，提高其性能和可靠性。
应变测试的基本原理
应变测试的基本原理是通过测量结构或材料在受到外力作用时的变形量，推算出其 应力分布和强度。
应变及应力的测试和计算方法归纳
8.7.2 主应力方向巳知平面应力状态
平面应力是指构件内的一个点在两个互相垂直的方向上受到拉伸(或压缩)作用而产生的应力状态，如图 8-31 所示。 图中单元体受已知方向的平面应力 s1 和 s2 作用，在 X 和 Y 方向的应变分别为 s1 作用：X 方向的应变 el 为 s1/E Y 方向的应变 e2 为-μs1/E s2 作用：Y 方向的应变 e2 为 e2/E X 方向的应变 el 为-μe2/E 由此可得 X 方向的应变和 Y 方向的应变分别为
Solution： 即:
应力测量 (measurement of stress) 测量物体由于外因或内在缺陷而变形时，在它内部任一单位截面积上内外两方的相互 作用力。应力是不能直接测量的，只能是先测出应变，然后按应力与应变的关系式计算出应 力。若主应力方向已知，只要沿着主应力方向测出主应变，就可算出主应力。各种受力情况 下的应变值的测量方法见表 1。 轴向拉伸(或压缩)时，沿轴向力方向粘贴应变片(表 l 之 1～4)，测出应变ε，按单向 虎克定律算出测点的拉(压)应力σ=εE。式中ε为应变，E 为弹性模量。 弯曲时在受弯件的上下表面上粘贴应变片(见表 1 之 5～6)，测出应变 e，可计算弯曲 应力。 扭转时沿与圆轴母线成±45。 角的方向贴片(表 1 之 7～9)，测出主应变 em，再代入 虎克定律公式算出主应力σ45o ，即得最大剪应力 rmax ：
（8-83）
（8-84）
（8-85）
一方向的应变为 ，即图中对角线长度 l 的相对变化量。 由于主应力 sx、sy 的作用，该单元体在 X、Y 方向的伸长量为Δx、Δy，如图 8-33(a)、(b)所示，该方向 的应变为 ex=Δx/x、ey=Δy/y；在切应力τxy 作用下，使原直角∠XOY 减小 gxy，如图 8-33(c)所示，即 切应变 gxy=Δx/y。这三个变形引起单元体对角线长度 l 的变化分别为Δxcosq、Δysinq、ygxy cosq，其
结构应力应变测试方法
结构应力应变测试方法结构应力和应变是研究材料、构件或结构在外力作用下所产生的应力和应变状态的重要参数，这对于评估结构的完整性、可靠性和性能具有重要意义。
为了获得准确的应力和应变数据，需要进行相应的应力和应变测试方法。
本文将介绍常用的结构应力和应变测试方法，包括：拉伸试验、压缩试验、剪切试验和弯曲试验。
1.拉伸试验：拉伸试验是最常用的一种应力和应变测试方法，用于测量材料的强度、伸长率和模量等参数。
试样在一定速度下受到拉力，通过测量试样的应变和外拉力之间的关系，可以计算出应力-应变曲线和材料的力学性能。
2.压缩试验：压缩试验是指将试样放入压力机中，在压力的作用下产生的应变和应力进行测量。
这种测试方法常用于材料的压缩强度和弹性模量等性能的评估。
3.剪切试验：剪切试验是通过将试样置于剪切装置中，施加剪切应力来评估材料的剪切性能。
剪切试验可以获得剪切应力-剪切应变曲线和剪切模量等参数。
4.弯曲试验：弯曲试验是一种常用的测试方法，用于评估材料或构件在受到弯曲力矩作用下的性能。
在该试验中，试样或构件在作用力下会发生弯曲，测量所施加的力和弯曲程度之间的关系，可以得到应力和应变的数据。
除了上述基本的应力和应变测试方法，还有一些其他的测试方法，用于评估特定结构的应力和应变性能。
例如，扭转试验用于评估材料或构件在受到扭转力矩作用下的性能；冲击试验用于评估材料或构件在受到突然加载或冲击时的应力和应变响应等。
在进行结构应力和应变测试时，需要注意以下几点：1.选择适当的试样尺寸和形状，以确保测试的准确性和可重复性。
2.使用适当的测量设备和仪器，如应力传感器、应变仪和位移计等，以获得准确的应力和应变数据。
3.控制试验条件，如变形速率、温度和湿度等，以保证实验结果的可比性。
4.进行多次试验，以获得可靠的平均结果，并检查实验数据的一致性。
综上所述，结构应力和应变测试方法是评估结构完整性和性能的重要手段。
选择适当的测试方法，并遵循良好的实验设计和操作规范，可以获得准确可靠的应力和应变数据，并提供科学依据和指导，用于结构设计、改进和维护等方面。
几种常用应变测试方法的比较
化， 通过 Ｄ ｔ ａｅ 采集仪读取振弦传感器的频率 ， ａａ ｋ ｒ Ｔ 然后按照下 面
的公式可 以计算 出被测试件发生 的应变大小（ 见＝（ｙ＋￥２／ 平 ￣ｌ ｙ）２
（） ２
（） ３
其 中， 为试件 的应变； ￡ ｋ为振弦传感器 的系数， 本文取 ４０ × ．５
・
２２ ・ ９
第３ ６卷 第 １ ８期 ２０ １ ０年 ６月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣｒ ＵＲＩ
Ｖｌ． ６Ｎｏ．８ ０ ３ １ １
Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ００
文章编号：０ ９６ ２ （００）８０ ９ ．２ １０ —８ ５ ２ １ １ ．２２０
放大器和记录器三部分组成 。传感器直接和被测 电量 ， 再经 电子仪器进行放大 、 显示 和记录， 以能获得很高的放 通 常由传感器 、 所 构件接触 。构件 上被测的两点之 间的距 离为标 距 ｌ标距 的变化 ， 大倍数 ， 从而达到很高 的灵敏度。 在轴 向受拉 的过程 中， 实际上圆钢表面的应 力状 况就是单 相 为线变形。当被测构件变形时 ， 传感器 随着变形 ， 把这种变 并 光 电、 通过放 大器将传感器输 出的微 应力状态 ， 的应变在轴 向是受拉 应变 ， 的横 向应变 和它 的轴 形转换为机 械、 、 声等信息 ， 它 它 小 信号进行放大 ， 记录器 （ 或读数器 ） 将放大后 的信号直接显示或 向应 变是成 比例 的， 这个 比值 就是泊松 比 ， 利用这一 特点在本 自动记 录下来 。一般记录的是 引伸计标距范围内线形 的改变量。 测试 中我们把桥路 设计为互 补全桥 测试方案 。这 里通过使 用 惠
￡ 仪
６５ ８ １３ ９ ５
２１ ） （
应变测试方法探讨
ｍｅ ｓｕ ａ ｉｎ ｒ ｇ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｄ ｕ ｅ ｔ Ｏ ｉ ｔ ｓ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ，ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ， ｈ ｉｇ ｈ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｉ ｔ ｖ ｉ ｔ ｙ ，ｔ ｈｅ ａ ｄ ｖ ｎｔ ａ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｍａ ｍｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｉ ｓ
ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｇ ａ ｕ ｇ ｅ ｐ ａ ｓ ｔ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｉ ｔ ｏ ｎ ． Ｔｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｈｅ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ￣ｒ ｅ ａｔ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ｌ ａ ｉ ｄ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｎ ｉ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ
摘 要 ：目前 ，一般 的应变 测试方 法主要 有应变 片电测法 、光弹 性法 、光纤光栅 法及双 目立体视 觉测量 方法等
等。应变电测法因其量程大、精度高、灵敏度高、技术成熟等优点而被广泛应用于各种行业领域。本文主要介
绍 了应变测试的基本原理和管 柱应变片 的粘贴方 案 。通过本文 的讲解 为以后钻井管柱 的应变测量打下了一定 的
为
应变测试方法
测量的基本概念
线性度 －要求输入与输出的关系是线性； 灵敏度 －输出的变化量与输入变化量的比值； 滞后现象 －输入量增、减时，输出量不同，出明显滞后现象； 灵敏度与分辨率 －当输入量由零增大时，能够测量到的最小值称为灵
敏度； 零飘与温飘 －输入量不变，环境温度不变，输出量随时间变化成
为零飘；外界温度变化所引起的变化成为温飘；
将应变片贴于平面应变场中．若沿应变片轴线方
向的应变记为 x，垂直于轴线方向的横向应变记
为 ， 剪y 应变记为 ，则 x y应变片敏感栅的电阻相
对变化可表示为下式：
பைடு நூலகம்
R RKxxKyyKxyxy
RRKxx Kyy
H Ky 100% Kx
电阻应变片的性能参数
温度效应： - 当电阻应变片安装在无外力作用、无约束的构件表面上时，
电阻应变片的构造
电阻应变片的性能参数
横向效应系数(H): 通常要求应变片的指示应变值只反映构件b 表面的应变片轴线方向上的应变。然而， 应变片的敏感栅中除了有纵栅外，还有圆 弧形或直线形的横栅，横栅的电阻变化是 由于构件表面轴向应变和横向应变共同作 用的结果，因此应变片具有横向效应H。
电阻应变片的参数－H
电阻应变片的性能参数
稳定性
电阻应变片的稳定性是指在工作条件恒定的情下， 经历规定的时间后，仍能保持原有性能参数的能 力。它是反映电阻应变片长期静态工作能力的重 要性能。通常，电阻应变片的稳定性用应变片的 电阻值漂移和蠕变大小来表示。
应变片的分类：
应变片的分类：
应变片的分类：
－1953年．P·杰克逊利用光刻技术，首次制成了箔式应 变片，随着微光刻技术的进展，这种应变计的栅长可 短至0.178mm
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应变测试方法电阻应变测试1.电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应力—应变关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。
用电阻应变片测量应变的过程：2.分类：（1）静态测量：对永远恒定的载荷或短时间稳定的载荷的测量。
（2）动态测量：对载荷在2～1200HZ范围内变化的测量。
3.电阻应变测量方法的优点（1）测量灵敏度和精度高。
其最小应变读数为1με（微应变，1με=10-6 ε）在常温测量时精度可达1~2%。
（2）测量范围广。
可测1με~20000με。
（3）频率响应好。
可以测量从静态到数十万赫的动态应变。
（4）应变片尺寸小，重量轻。
最小的应变片栅长可短到0.178毫米，安装方便，不会影响构件的应力状态。
（5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。
（6）可在各种复杂环境下测量。
如高、低温、高速旋转、强磁场等环境测量。
4.电阻应变测量方法的缺点（1）只能测量构件的表面应变，而不能测构件的内部应变。
（2）一个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的应变，而不能进行全域性测量。
电阻应变片1.电阻应变片的工作原理由物理学可知：金属导线的电阻率为当金属导线沿其轴线方向受力变形时（伸长或缩短），电阻值会随之发生变化（增大或减小），这种现象就称为电阻应变效应。
将上式取对数并微分，得：2.电阻应变片的构造电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组成。
其构造如图所示L R=A ρdR d dL dA R L A ρρ=+-dR d (12)R ρμερ=++3.电阻应变片的分类电阻应变片按敏感栅材料不同可分为金属电阻应变片和半导体应变片。
其中金属电阻应变片分为：(1)丝绕式应变片:敏感栅是用直径为0.01~0.05毫米的铜镍合金或镍铬绕制而成。
优点：基底、盖层均为纸做成，价格便宜，易安装。
缺点：其横向效应大，测量精度较差，应变片性能分散。
(2)短接式应变片:将金属丝平行排成栅状，端部用粗丝焊接而成。
优点：横向效应小，制造时敏感栅形状易保证，测量精度高。
缺点：焊点多，疲劳寿命较低。
(3)箔式应变片:敏感栅采用的是0.002~0.005毫米的铜镍合金或镍铬合金的金属箔，采用刻图制板、光刻及腐蚀等工艺制作。
优点：①制造技术能保证敏感栅尺寸准确、线条均匀，可以制成任意形状，以适应不同的测量要求；②敏感栅截面为薄而宽的矩形，其表面积即粘合面积大，传递试件应变性能好；③横向效应好，可忽略；④散热性能好，允许通过较大的工作电流，从而增大输出信号； ⑤蠕变、机械滞后较好，疲劳寿命高。
(4)薄膜应变片：薄膜应变片是薄膜技术发展的产物，其厚度在0.1mm 以下。
它采用真空蒸发法，将电阻材料蒸镀在基地上制成敏感栅而形成应变片。
这种应变片灵敏系数高，易于规模生产，是一种很有前途的新型应变片。
4.电阻应变片的主要性能(1)应变片电阻（R ）:指应变片在未经安装、不受力的情况下，于室温时测定的电阻值。
常用的应变电阻值 (2)灵敏系数（K ）:在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化 与试件表面沿应变片轴线方向的应变 之比值，称为应变片的灵敏系数，即：注意：K 值是应变片的主要参数，它取决于敏感栅的材料、型式、几何尺寸、基底、粘结剂等多种因素。
通常由制造厂在专用设备上标定给出K 值。
常用的K=2.0~2.4.(3)横向效应系数（H):应变片的敏感栅除有纵栅外，还有圆弧或直线形的横栅。
横栅主要对垂直于应变片轴线方向的横向应变敏感，因而应变片指示应变中包含有横向应变的影响，这就是应变片的横向效应。
将应变片置于平面应变场中，沿应变片轴线方向的应变为 ， R 120=ΩR R K=ε∆垂直于轴线方向的横向应变 ，应变片敏感栅电阻相对变化为： (4)热输出（εt ）:将应变片安装在自由膨胀的构件上，无外力作用，当环境温度变化时，则输出一定的指示应变，称为热输出，用εt 表示。
产生原因：（1）由于温度变化，敏感栅材料的电阻率发生变化（温度效应）；（2）敏感栅材料与被测构件材料之间的线膨胀系数不同。
设温度变化为ΔT ，且应变片的灵敏系数K 随温度变化可略去，则应变片的热输出为(5)稳定性:它是反映应变片长期静态工作能力的重要性能，常用电阻漂移值和蠕变大小来表示。
（1）应变片的电阻值漂移:指在工作温度恒定，安装在未受外力作用的构件上，其应变片电阻值随时间的变化。
产生漂移原因：由于敏感栅、基底、粘结剂等材料在应变片的制造或安装过程中，内部形成的应力缓慢释放所致。
（2）应变片的蠕变:指在工作温度恒定，安装在承受外力，但变形恒定的构件上的应变片电阻值随时间的变化。
产生原因：粘结剂与基底在传递应变时出现滑动所致。
x y x x y y R R R()()K K R R R εε∆∆∆=+=+y εx t T e g 1+()T Kεαββ=⋅∆-∆(6)机械滞后(Z j):在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载—卸载。
以试件的机械应变εj为横坐标，应变片的指示应变εi为纵坐标绘成曲线，加载与卸载曲线不重合，这种现象称为机械滞后。
机械滞后量：以加载曲线与卸载曲线中两个指示应变的最大差值Z j来表示。
产生原因：敏感栅、基底和粘结剂在承受机械应变后产生残余变形所致。
消除：在正式测试前，反复加—卸载n次。
(7)应变极限(εlim ):在恒定温度下，对安装有应变片的试件逐渐加载，直至应变片的指示应变与试件的机械应变的相对误差达到10%。
此时，机械应变即作为该应变片的应变极限。
一般情况下，εlim > 800με(8)绝缘电阻( R m ):应变片的绝缘电阻时指应变片的引线与被测试件之间的电阻值。
一般情况下,R m > 500MΩ.为使R m 提高，可选用绝缘性能好的粘结剂和基底材料。
(9)疲劳寿命（N）:在幅值恒定的交变应力作用下，应变片连续工作，直至产生疲劳损坏时的循环次数，称为应变片的疲劳寿命。
疲劳损坏：（1）敏感栅或引线发生断路；（2）应变片输出幅值变化达到10%；（3）应变片输出波形上出现尖峰。
5.电阻应变片的常规使用技术(1)电阻应变片的选择1、测试环境：温度、湿度、磁场2、应变性质:静态应变—选择H小的应变片动态应变—选择疲劳寿命好的应变片。
3、应变梯度: 应变场均匀—对应变片栅长没要求，可选栅长大的应变片，容易贴。
应变梯度变化大—选栅长小的应变片。
4、测试精度:(2)应变片的粘贴1、检查和分选应变片；2、粘贴表面的准备；3、贴片；4、固化；5、测量导线的焊接与固定；6、检查。
光纤 Bragg 光栅测试法（简称光纤法）1.光纤 Bragg 光栅传感器（简称光纤光栅传感器）测试原理裸光纤光栅传感器是一种未经封装的传感元件，它以裸光纤为载体，通常由纤芯和外面的保护层组成。
其中纤芯的直径仅为 0.125 mm，光线在其内部进行全反射传播。
当芯层折射率受到周期性调制后，即成为Bragg 光栅。
Bragg 光栅会对入射的宽带光进行选择性反射，反射一个中心波长与芯层折射率调制相位相匹配的窄带光，此中心波长称之为Bragg 波长λB。
λB=2neffΛ式中，neff为光纤光栅的有效折射率；Λ为光栅周期。
如果拉伸或压缩光纤，neff和Λ都会发生变化，Bragg 波长就会发生变化。
通过光纤光栅解调仪监测光栅反射光的波长，并通过相应的程序对测试数据进行计算、分析和处理，就能获得光纤光栅传感器处的应变值。
2.光纤光栅测试方法特点光纤光栅测试方法是近 20 年来快速发展起来一种应力应变测量方法，由于非常容易构建分布式传感网络，目前广泛应用于建筑、桥梁、船舶和化工等领域。
该方法属于光学测试技术范畴，在应用上有独特的技术优势。
（1）光纤光栅传感器以光纤作为信号载体，传感器体积小、重量轻，容易满足被测结构件对狭小空间的安装需求；另一方面，在使用传感器密集的地方，例如一架飞行器，它所需要使用的传感器超过 100个，从尺寸和重量上进行比较，几乎没有其他传感器可以与光纤光栅传感器进行媲美。
（2）属于光学测量方法，抗电磁干扰，适合用于长距离信号传输。
（3）光学信号入射和反射线的输入输出回路仅为一根直径 0.25 mm 的光纤，能够极大地简化测试系统结构。
（4）理论上，一根光纤上可以连续制作几十个传感器（被测对象变形越小，可以连续制作的传感器也越多），便于构成分布式传感系统。
光弹性法光弹性法是利用光学原理进行应力应变测量中具有代表性的方法之一，而其他方法，如激光全息干涉法、散斑干涉法和云纹干涉法等由于视场测量范围较小，一般在 1 μm 到 1 mm 之间，常用于实验室而很难满足工程现场的测量需求。
1.光弹性法测量原理光弹性法是利用材料的双折射效应进行应力应变测试，如环氧树脂之类的各向同性的非晶体材料，在自然状态下不会产生双折射现象，但当其受到载荷作用而产生应力时，就会如晶体一样表现出光学各向异性，产生双折射现象，而卸载后，材料又恢复光学各向同性。
这就是所谓的暂时双折射效应。
用具有双折射效应的透明塑料，如最常用的环氧树脂材料，按一定比例制成结构件模型或者在结构件表面直接采用光贴片处理后，将被测对象置于偏振光场中，施加一定的载荷，模型上便产生干涉条纹。
被测对象受力越大，出现的干涉条纹越多，越密集。
通过直接观测结构上的条纹，可以对结构的应力应变进行定性分析。
光弹性法非常直观，并且能够进行 3D 全场测量。
如果将传统的光弹性法与计算机图像处理技术相结合，即可对零件的全场应变和应力状态进行定量分析，称为数字光弹性法。
2.光测法特点光弹性方法是国防、航空航天领域中不可或缺的一种测试手段。
与电测方法相比有许多优点：(1)属于非接触测量方法，具有电测方法不能达到的全场测量优势，既可以测量表面应力，也可测量内部应力。
(2)该方法直观，能够清晰地反映应力集中现象，不仅很容易找到应力集中的部位，而且可以确定应力集中系数。
但是，光弹性方法也存在一些不足之处。
(1)工艺比较复杂，测量周期比较长；(2)通常需要使用环氧树脂材料在被测结构表面进行平面和曲面贴片处理；对于一些大型构件，需要按比例制作 3D 光弹性模型，制作工艺相对复杂；(3)需要将被测对象置于偏振光环境中，光学系统相对复杂。
双目立体视觉测量方法1.测量原理双目立体视觉测量方法是适用于物体的形貌与变形的非接触全场测量方法。
它是在 2D 计算机图像处理技术的基础上发展起来的立体视觉测试技术。
系统包括两台高分辨率的高速摄像机、一个照明装置、一台计算机及一组图像分析软件，系统结构如图所示。
测量时，被测对象受力引起被测表面图案发生畸变，该变化分别被两台摄像机记录下来。
两台摄像机同步采集测量视场范围内的特征点图像信息，并通过计算机图像处理方法对两幅图像中同一特征点进行匹配计算，获得该点在三维空间的坐标值。