机械式仪表和应变片电测方法实验

结构试验报告

实验（一）

机械式仪表和应变片电测方法实验

一、实验目的

1、掌握结构试验常用的几种机械式量测仪表及传感器的工作原理、构造及安装和测读方法；

2、掌握电阻应变片的选择、粘贴、检验和引线焊接等工艺；

3、掌握静态电阻应变仪的使用方法、标定和常见故障的排除；

4、为实验二的试件作贴片准备。

二、实验用具及设备

1、等强度悬臂钢梁一套，含砝码（1*3+0.5*4=5公斤）；

2、百分表二块；

3、磁性百分表支座一套；

4、曲率仪支架一套；

5、短标距电阻应变片，各3-5片，作贴片练习和试验用，另有3-5片长标距电阻片为准备试验（二）所用；

6、工具箱一个：钢尺一把、镊子、电烙铁、棉花、砂布、丙酮、松香、导线等；

7、仪器设备：数字万用表一个、静态电阻应变仪一台；

8、试验二用混凝土棱柱体试件一块。

三、试验步骤

小组讨论实验加载和测量方案，之后开始实验；

1、粘贴电阻应变片：

①在等强度梁上按试验测量应变的需要标出贴电阻片的数量和位置：

②用数字万用表，测应变片阻值，进行分类编组，选出工作片、补偿片；

③严格按照操作工艺，在钢材或混凝土表面进行贴片工作；

④检查电阻应变片粘贴质量，包括外观及量测电阻片阻值和绝缘电阻；

⑤焊接引线，之后重复上述测量。

2、电阻应变仪的使用：

①熟悉静态电阻应变仪的使用及读数；

②测量等强度悬臂钢梁上，各应变片的应变值初读数；

3、在等强度悬臂钢梁上安装百分表、曲率仪（杠杆应变仪）；

4、记录仪表所在位置的X值；

5、根据预习报告的计算结果设计试验记录表格，并记录各仪表初读数；

6、按预习报告的计划对等强度悬臂钢梁进行分级加载，分级卸载，记录读数；卸载分级与加载分级相同，共分（3-5）级，记录并校核各仪表读数；

7、整理记录资料，全组同学清点并整理试验用设备和工具，请任课老师检查后离开实验室；

8、核对实验之后编写实验报告的信息是否完整；

9、试验记录要求：

①记录各量测仪表在等强度钢梁上的位置，画出示意图；

②试验原始记录需要记录在事先编制的记录表格中，试验加载数据记录过程中边记录、边计算；

③每级荷载施加完成后，计算每个测点量测值的增量，比较数据的发展变化规律；

④第一遍加载卸载结束后计算试验值与理论值之间的对比关系；

⑤试验原始记录只能杠改，不得用橡皮涂改；

⑥有两组有效数据，即小组成员在试验过程中虽有分工，但要及时轮换，为每位同学提供动手试验的机会。

小组讨论实验二的应变片布置方案，按照小组确定的贴片方案，在试件上贴片为实验二做准备。

四、试验数据记录与处理

1、原始数据记录

本组在使用应变片进行电测时使用方案二（应变仪读数是实际应变的2倍）。

挠度测量位置：两次加载离固端位置均为196mm

应变测量位置：两次加载离固端位置均为120mm

曲率测量位置：两次加载离固端位置均为104mm

测量前对等强度梁尺寸复测量：l=300mm、b=46m、bo=9mm、h=3.5mm

电测中电阻阻值合格：

第一次加、卸载

第二次加、卸载

经过对比：第二次加卸载试验数据比较理想，故后面分析以第二次加、卸载测量数值为基础。

2、计算出各级荷载下的实测应变、曲率及挠度

实测挠度可通过仪器直接读出，应变可经简单换算得出，而曲率仪上的读数设为i ，则可计算出实测的曲率半径为：

12500

()2i i ρ=+

计算结果：

(

(

3、比较由实测应变值推算的曲率和由实测挠度值推算的曲率

由应变值推算曲率

根据理论推导的结果，

，

由此可得：（式中，y = 1.75mm ）

由挠度值推算曲率

根据理论推导的结果，

因此，(根据实验记录，L – x =196 mm)

理论曲率

结果分析：

由上述表格可以读出，由实测应变推算的曲率与理论值较为接近，而由挠度推算的曲率与理论值相差较大。

原因分析：

应变是通过电桥测得，挠度则是通过机械仪器测得，这两者测量的原理完全不同，不过一般来说，电测方法与机测方法相比更为准确，在使用挠度仪的过程中外部轻微的扰动就可能对结果产生一定的误差，且使用挠度仪本身的精度就比使用电桥要低。所以使用应变计算得到的曲率值要比使用挠度计算得到的曲率值更加接近理论值。

4、比较应变、挠度的理论值与实际值 理论应变：2

6Pl

Ebh

ε=

理论挠度： （L-x=196mm ）

(

) (

误差原因分析：

（1）挠度产生误差的原因：1）挠度与测量点有关，进行挠度理论值计算时需测量测点到悬臂端的距离，测量读数可能存在误差；2）使用挠度仪的过程中外部轻微的扰动，如桌子的晃动等，就可能对结果产生一定的误差。

（2）应变产生误差的原因：应变是通过电桥测得。应变片的测量受很多因素的影响，电路中阻值的测量并非精准会导致测量误差；而且在测量的过程中应变片与钢梁必须紧密粘结，才能真实反映应变，如果粘结不紧密，可能会使测量值偏小，这可能是实验值偏小的原因。 （3）理论值计算误差：实际情况与理论计算存在一定的误差。理论计算中使用了等强度梁的理想模型，将梁看做三角形进行计算，但是为了加载的方便梁端并非是尖的，这使得纯理论结果和实际有一定的偏差。

5、画出悬臂端的荷载一挠度曲线