典型载荷测量、应变片布置
典型载荷测量、应变片布置
三、平面应力状态下主应力的测定
三、平面应力状态下主应力的测定
以如图所示单元体为例，由力学公式可知 ，在法向方向为θ角的任意截面上，其应力σθ 为：
x
y
2
x
y
2
cos 2
xy sin 2
x
2
y
x
y
2
cos 2
xy
sin 2
三、平面应力状态下主应力的测定
90
x
y
2
x
y
2
cos2(
90)
1．测扭消弯：全桥联结（如图所示）。
2.扭转和弯曲的组合变形
a 扭45 W 45 T
c －扭45 W45 T c ' 扭45 W 45 T
a ' 扭45 W45 T
2.扭转和弯曲的组合变形
u
1 4
KE[(扭45
弯45）（ 扭45
） 弯45
（扭45 弯45 ) （ 扭45 弯45）]
2.扭转和弯曲的组合变形
生因此的，+εR弯a4感5°受：扭转产生的＋ε扭45°和弯曲产 Rc感受：扭转产生的－ε扭45°和弯曲产生的 +ε弯45° 同理对F点进行分解可得： －Raε′弯感45受° ：扭转产生的－ε扭45°和弯曲产生的 －Rcε′弯感45受° ：扭转产生的＋ε扭45°和弯曲产生的
2.扭转和弯曲的组合变形
u
1 4
KE (1
2)
1 4
KE[
y
w
( y
w )]
1 4
KE(2 w )
实际应变 仪器读数
2
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
（ 2）消弯测压：
另设补偿块，贴温度补偿片R3、R4， 采用半桥联结
基于整机的单点超大载荷静强度试验方案设计技术
Technology 技术94 │ 今日制造与升级基于整机的单点超大载荷静强度试验方案设计技术刘冰， 郑建军 ，王彬（中国飞机强度研究所 全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点试验室，陕西西安 710065）［摘 要］根据民用飞机机翼顶起点局部结构严重工况静力试验技术需求，研制了一套用于机翼顶起结构静力试验的试验系统，解决了基于整机的单点超大载荷施加、全机试验配平等关键技术。
采用单点接头施加，设计了单点超大载荷施加系统和全机配平系统，顺利完成了飞机机翼顶起点局部结构严重工况试验。
试验结果表明，试验系统工作稳定可靠，顶起点结构在该工况下未发生有害塑性变形，其强度、刚度满足设计要求。
试验结果可作为机翼顶起点结构强度、刚度性能的评定依据，同时为有限元模型修正提供数据支持。
［关键词］民用飞机；机翼顶起点；静力试验；单点超大载荷；全机配平［中图分类号］V216.1 ［文献标志码］A飞机全机顶起是飞机维护必不可少的操作程序[1]，飞机起落架的拆装更换、密封圈更换、起落架的收放试验及操纵系统检查、飞机的水平测量、飞机的大修及定检等工作都需要在飞机顶起状态下实施。
飞机顶起点局部结构在飞机顶起过程中，承受并传递来自地面的反力，对飞机的安全考核至关重要，是保证飞机安全维护的重要结构。
其中，机翼顶起是全机顶起的一个重要组成部分，机翼顶起时，首先要保证操作安全性。
顶起过程中，机翼顶起承载巨大的顶起载荷，对机翼结构和顶垫、机翼千斤顶都提出了非常高的承载要求。
基于整机的机翼顶起点局部结构静力试验可以更加真实地反映该区域的载荷传递，然而近几年来飞机体型越来越大且结构越加复杂，导致基于整机的顶起点局部结构静力试验风险系数越来越高，考核区域试验载荷施加的难度越来越大，主要表现为载荷大，顶起点结构复杂等。
国内对基于整机的结构试验开展了较多研究，但是针对顶起结构的加载方式研究较少，仅有整机或机身、机翼、起落架及吊挂等飞机关键结构试验供参考：2019年，郑建军开展了C919飞机全机静力试验技术研究，提出了大型民机静力试验支持及加载等新方法[2]；2018年，刘玮等开展了基于地板结构的机身双层双向加载技术研究，开发了一种机身载荷施加策略及配套的加载装置设计技术[3]；2017年，刘冰开展了基于误差控制的大展弦比机翼静强度试验载荷处理技术研究[4]；2016年，卓轶等提出了一种采用拉压垫进行结构强度试验加载的方法，实现了多加载节点拉压双向载荷的高效、准备施加[5]；2018年，王鑫等提出了一种适用于双垂尾大变形静力试验的加载方法，解决了双垂尾结构大变形试验加载干涉的问题[6]；2018年，夏峰等开展了全机静力试验多轮多支柱起落架支持与加载技术，发展了多轮多支柱起落架加载、换装技术和工作流程[7]；2020年，郭琼等开展了全尺寸飞机结构静力试验约束点载荷计算及应用技术研究，提出了一种科学高效的全机静力试验误差计算理论和算法[8]。
应变片的布置与粘贴技术
实验一应变片的布置与粘贴技术应变片的粘贴方法根据应变片，粘贴剂，使用环境的不同而不同。
这里以常温室内测量为例。
选用普通型应变片（带有导线的KFG应变片），速干性粘贴剂（KH502胶），铝合金试件。
一、实验目的1、进一步了解应变片的结构、种类。
2、了解应变片粘贴工艺过程，初步掌握粘贴技术，粘贴质量的检查与防潮措施。
二、实验步骤1、根据实验目的，确定贴片位置和组桥方式。
布片时依据的主要原则是：a, 使测量载荷的灵敏度最高，即将应变片的灵敏轴线（即应变片的纵轴线，当这条轴线平行于最大的机械主应变方向时，应变片产生的电阻值变化最大），与试件的最大应变方向一致。
b, 清除非测量载荷对电桥输出的影响。
c, 能进行温度补偿。
2、粘贴电阻应变片的工艺过程如下：a, 初步判断应变片的好坏：拿到电阻应变片以后，用万用表测量一下电阻应变片有无电阻值，如果没有测到电阻值，立即找老师更换一片应变片，并将此初始电阻值记录下来。
b, 试件表面处理（除锈，保护膜）：在试件贴片部位需要处理的面积应大于应变片的基底面积。
清除试件表面的锈斑、漆块、油渍、残余的胶水痕迹等，并用脱脂棉沾少许酒精擦洗。
用砂纸（200目～300目）将贴片处打磨出与应变片轴线成45度角的交叉纹路，以增加试件与应变片之间的摩擦力，保证粘贴的强度。
c、确定粘贴位置：在需要测量应变的位置做好记号,使用4H 以上的硬质铅笔或划线器，用划线器轻轻划出中心线，注意在使用划线器时，不要留下深的刻痕,d、对粘贴面的脱脂和清洁：用脱脂棉球蘸丙酮溶液（或无水酒精）擦洗试件，直到试件上没有污痕为止，在清洁过程中，注意要沿着一个方向用力擦拭。
如果来回擦拭会使污物反复附着，无法擦拭干净。
e、滴粘接剂：在划中心线的位置滴一滴粘贴剂，如果涂抹粘贴剂的话，先涂抹部分的粘贴剂会出现硬化，使粘性下降，因此不使用涂抹的方式，而是把粘接剂滴在试件上。
f、粘贴：首先要确认好应变片的正反面，然后迅速的将应变片贴上，贴片时要保证应变片的中心线与试件上所划的中心线对准。
工程力学中的载荷分布如何确定？
工程力学中的载荷分布如何确定？在工程力学的领域中，确定载荷分布是一项至关重要的任务。
它对于设计安全可靠的结构、机械和系统起着决定性的作用。
那么，究竟如何才能准确地确定载荷分布呢？要理解载荷分布，首先得明确什么是载荷。
简单来说，载荷就是作用在物体上的力或者力矩。
这些力可以是集中力，比如一个重物放在梁的某一点上；也可以是分布力，像风对建筑物表面的压力，或者物体自身的重量均匀分布在其长度上。
确定载荷分布的第一步通常是对实际工况进行详细的分析。
以桥梁为例，我们需要考虑车辆的通行情况，包括不同类型车辆的重量、行驶速度、车道分布等。
对于建筑物，要考虑的因素就更多了，比如风载、雪载、地震作用，还有建筑物内部人员和设备的重量分布。
在实际操作中，常常会借助实验的方法来确定载荷分布。
比如，在风洞实验中，可以模拟风对结构的作用，通过测量传感器的数据来了解风载荷的分布情况。
对于一些机械部件，可以在实际工作条件下进行力的测量，使用应变片、测力计等仪器来获取载荷的大小和分布。
除了实验，理论分析也是确定载荷分布的重要手段。
力学中的一些基本原理和公式为我们提供了计算载荷的方法。
比如，对于简单的静定结构，我们可以通过平衡方程来求解载荷。
但对于复杂的结构，可能需要运用更高级的力学理论，如材料力学、结构力学中的梁理论、板壳理论等。
以梁为例，当梁上承受多个集中力和分布力时，我们可以根据梁的支承情况和受力特点，利用弯矩和剪力方程来计算不同位置处的内力，从而推断出载荷的分布。
但这种方法在面对复杂的几何形状和边界条件时，计算会变得非常繁琐。
这时，数值方法就派上了用场。
有限元分析（Finite Element Analysis，简称 FEA）是目前广泛应用的一种数值方法。
它将复杂的结构离散成许多小的单元，通过对每个单元的力学特性进行分析，然后组合起来得到整个结构的响应。
在进行有限元分析时，需要准确地定义模型的几何形状、材料属性、边界条件和载荷情况。
楼板载荷试验方案(详细)
XXX工程楼板静力荷载试验方案一、工程概况本工程位于XXX，安全等级为XXX，结构合理使用年限为50年，荷载设计基准期为50年，抗震设防烈度为6度（0.05g，一组），框架抗震等级为四级，剪力墙抗震等级为三级。
为确保安全使用，对建筑结构钢筋混凝土楼板进行静力荷载试验，运用有限元分析软件分析了楼板工作性能，结合楼板荷载试验的实测挠度和应变值，对构件的工作性能和是否满足设计荷载标准及使用要求作出综合评定。
根据《混凝土结构试验方法标准》GB/T 50152-2012、《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344－2004等国家有关标准、规范和规程，结合建筑结构现状，经建设单位、监理单位、施工单位和检测单位到现场共同确定对二层3～4轴交B～C轴楼板进行静载荷载试验，试验方案如下：二、检测依据1、《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344－2004；2、《钻芯法检测混凝土抗压强度技术规程》CECS03：2007；3、《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ/T 152-2008；4、《建筑结构荷载规范》GB 50009－2001；5、《混凝土结构试验方法标准》GB 50152－2012；6、厂房原设计文件、加固设计文件、施工质量保证资料。
三、检测设备1、PS200型便携式钢筋扫描仪；2、TST3821E无线静态应变测试分析系统；3、混凝土钻芯机；4、裂缝宽度仪；5、百分表、卷尺、游标卡尺、数码相机等。
四、检测内容及方案（一）资料调查1、图纸资料调查：包括建筑与结构施工图、施工变更记录、竣工图、竣工质检及验收文件等，了解原设计意图、要求和技术背景；2、建筑物历史调查：包括建筑物的原始施工、竣工日期，使用过程中的修缮、改造、扩建情况，用途变更、使用条件改变及受灾情况等；3、调查建筑物的使用条件和内、外环境状况（荷载历史）。
（二）结构检测内容1、混凝土抗压强度；2、梁板钢筋保护层厚度检测；3、梁板截面尺寸检测；4、构件的最大挠度；5、支座处位移；6、控制截面应变；7、裂缝的出现与扩展情况；（三）承载力检测方案1、检测目的本次楼板检测鉴定的目的是，为确保安全使用，对建筑结构钢筋混凝土楼板进行静力荷载试验，运用分析软件分析楼板工作性能，结合楼板荷载试验的实测挠度和应变值，对构件的工作性能和是否满足设计荷载标准及使用要求作出综合评定。
商用车载荷传感器工作原理
商用车载荷传感器工作原理商用车载荷传感器是一种用于测量商用车辆承载货物重量的重要设备。
它主要通过感知车辆上货物给传感器施加的力来实现对载荷的检测和监控。
在商用车辆运输领域，准确地监测货物的载重是非常关键的，不仅可以确保车辆的安全运行，还可以提高运输效率和降低运输成本。
因此，商用车载荷传感器的设计和工作原理显得尤为重要。
商用车载荷传感器通常采用应变片传感器来实现对载荷的检测。
应变片是一种能够将受力变形转换为电阻变化的传感器元件，其工作原理基于金属或半导体的材料受力后产生电阻变化的物理特性。
商用车载荷传感器会将多个应变片布置在载荷的受力点上，并通过电路将这些应变片的变化转换成电信号，再经过放大和处理，最终实现对载荷重量的监测和测量。
商用车载荷传感器的工作原理可以简单分为应变片变化、信号转换和数据处理三个主要步骤。
首先，当商用车上的货物施加力到传感器上时，应变片会产生微小的变形，从而导致电阻值的微小变化。
其次，传感器将这些电阻值的变化转化成电信号，并通过信号调理电路进行放大和滤波处理。
最后，经过数字信号处理单元的处理，最终将数据转换成实际的载荷重量显示在仪表盘上供驾驶员实时监测。
对于商用车载荷传感器的设计，要考虑多种因素。
首先，应选择合适的应变片型号和材质，确保其能够承受商用车辆在运输过程中的各种复杂载荷。
其次，对传感器结构进行合理设计，使其能够有效固定在车辆上并与货物接触面紧密贴合，减小外部干扰。
最后，还需要考虑传感器的灵敏度、稳定性和抗干扰能力，以确保其工作性能达到要求。
商用车载荷传感器在实际应用中有着广泛的用途。
除了用于监测货物的重量外，它还可以用于检测车辆的合理分配载荷，避免车辆超载或者重心不稳导致的安全问题。
此外，商用车载荷传感器还可以与车辆的电子控制单元（ECU）相连，实现对车辆运行状态和载荷情况的实时监测和反馈，提高整个运输系统的智能化和自动化水平。
在商用车载荷传感器的应用过程中，也存在一些问题需要解决。
应变片贴片技巧[宝典]
![应变片贴片技巧[宝典]](https://img.taocdn.com/s3/m/6853f41953ea551810a6f524ccbff121dd36c534.png)
3. 电阻应变片测量应变的基本要求：从电阻应变片测量应变的基本原理中可以看出，首先要保证应变片与被测物体共同产生变形，其次，要保证电阻应变片本身的电阻值的稳定，才能得到准确的应变测量结果，这是应变片粘贴的基本原则。
因此应变片本身的质量和粘贴质量的好坏对测量结果影响很大，应变片必须牢固地粘贴在试件的被测测点上，因此对粘贴的技术要求十分严格。
为保证粘贴质量和测量正确，要求如下：1)认真检查、分选电阻应变片，保证应变片的质量；2)测点基底平整、清洁、干燥，使应变片能够牢固地粘贴到试件上，不脱落，不翘曲，不含气泡；3)粘结剂的电绝缘性好、化学性质稳定，工艺性能良好，并且蠕变小，粘贴强度高，温、湿度影响小，确保粘贴质量，并使应变片与试件绝缘，保证电阻应变片电阻值的稳定；4)粘贴的方向和位置必须准确无误，因为试件上不同位置、不同方向的应变是不同的，应变片必须粘贴到要测试的应变测点上，也必须是要测试的应变方向；5)做好防潮工作，使应变片在使用过程中不受潮，以保证应变片电阻值的稳定。
4. 贴片前准备4.1 工具、辅助材料准备1)试件；2)电阻应变片；3)数字万用表；4)粘合剂：502胶；5)丙酮；6)棉球；7)镊子、划针、砂纸、锉刀、刮刀、塑料薄膜、胶带纸、电烙铁、焊锡、焊锡膏等小工具；8)接线柱、短引线；9)电吹风机或红外烘干机。
4.2 技术准备1)测试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：a）预先对结构进行大致的受力分析，预测其变形形式，找出危险断面及危险位置。
根据受力分析和测试要求，结合实践经验最后选定测点。
b）在截面尺寸急剧变化的部位或因孔、槽导致应力集中的部位，应适当多布置一些测点，以便了解这些区域的应力梯度情况。
使用应变片进行测量的介绍
使用应变片进行测量的介绍引言：应变片是一种常用的测量工具，它可以测量物体受力后的形变情况，从而帮助我们了解物体的应变状态。
应变片的原理是利用电阻片的导电性能随形变而发生变化，通过测量电阻值的变化来判断物体的应变情况。
本文将介绍应变片的基本原理、应用领域以及使用注意事项。
一、应变片的基本原理应变片的基本原理是利用电阻片的导电性能随形变而发生变化。
应变片通常由金属箔片制成，其表面附着有导电性的金属薄膜。
当物体受力产生应变时，应变片也会发生相应的形变，导致金属箔片中的导电薄膜的长度或宽度发生变化，从而改变了电阻值。
通过测量电阻值的变化，我们就可以了解物体的应变情况。
二、应变片的应用领域1. 结构应变测量：应变片可以用于测量各种结构件的应变状态，例如桥梁、建筑物等。
通过在结构件上安装应变片并连接到测量仪器上，我们可以实时监测结构的应变情况，从而判断结构的稳定性和安全性。
2. 材料力学研究：应变片可以用于材料的力学性能研究。
通过在材料表面粘贴应变片，并施加不同的力或载荷，我们可以测量材料的应变变化，从而了解材料的力学性能，如弹性模量、屈服强度等。
3. 汽车工程：应变片广泛应用于汽车工程领域。
例如，在汽车车身结构上安装应变片，可以测量车身在行驶过程中受到的应变情况，从而评估车身的刚性和安全性。
4. 机械工程：应变片在机械工程中也有重要的应用。
例如，在机械零件上安装应变片，可以测量零件在受力时的应变情况，从而评估零件的可靠性和耐久性。
三、使用应变片的注意事项1. 安装位置：应变片的安装位置应选择在受力较大或需要测量的部位。
安装时应保证应变片与被测物体紧密贴合，避免空隙产生。
2. 温度影响：应变片的电阻值可能会受到温度的影响，因此在进行测量时需要注意环境温度的变化。
可以根据应变片的温度特性进行校准或修正。
3. 电路连接：应变片需要与测量仪器进行连接，连接时要确保电路的可靠性和稳定性。
可以采用导线连接或者无线传输方式。
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。
典型载荷测量、应变片布置
大连大学机械工程学院
测试技术
Measurement & Test Technology
大连大学机械学院
1
测试技术
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第九章 应变、力和扭矩的测量
本章学习要求：
1. 掌 握 针 对 不 同 的 受 力 状 态 设 计 测 试 方 案 、接桥及信息处理
2.掌握压力传感器选择及使用
如果工作片和补偿片取自同一批，补偿试件与被测试件 材料相同，且处于相同的温度场中，则：
温度效u应影响E 4 排除(了 R ，R 1通1过)P 电阻应1 4变仪K，E仅测P得拉（压）
应变。
有时设置不受力的补偿试件不方便，方案二中补偿片也 感受机械应变：
7
测试技术
1.拉伸（压缩）构件
（2）方案二（如图所示）
P R1
P R2
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R1 A B C
R2
8
测试技术
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1.拉伸（压缩）构件
将补偿片也贴到构件上，紧靠工作片R1并与其垂直， 电桥接法与上同： R1—工作片， R2—补偿片（感受机械应变）。
R1 R1
KP
(RR11)T
9
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1.拉伸（压缩）构件
另设补偿块，贴温度补偿片R3、R4， 采用半桥联结
R1
R2
A
B
C
R3
R4
32
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1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
u E (R1 R2 R3 R4 )
4 R1 R2
R3 R4
E (R1 R2 R3 R4 )
4
机械工程测试技术-应变力与扭矩测量
将待定的测力传感器安放在有足够质量的基础上，用一个质量 为m的钢球从确定的高度h自由落下，当钢球冲击传感器时，由 传感器所测得的冲击力信号经放大后输入瞬态波形存储器，或 直接输入信号分析仪，即可得到如图b所示的波形。图中0～t1 为冲击力作用时间，点画线为冲击力波形，实线为实际的输出 波形，t1～t段为自由衰减振荡信号，它和0～t1段中叠加在冲 击力波形上的高频分量反映了传感器的固有特性，对其作进一 步分析处理，可获得测力传感器的动态特性。
a）冲击法测力装置 b）冲击力和传感器
输出波形
第三节 扭矩的测量
一、应变式扭矩传感器的工作原理 应变式扭矩传感器所测得的是在扭矩作用下转轴表面的主应变。 从材料力学得知，该主应变和所受到的扭矩成正比关系。也可 利用弹性体把转矩转换为角位移，再由角位移转换成电信号输 出。
用于测量扭矩的弹性轴
把这种弹性轴联接在驱动源和负载之间，弹性轴就会产生扭转， 所产生的扭转角为
四、其他类型的扭矩传感器
转轴受扭矩作用后，产生扭转变形，两横截面的相对扭转角 与扭矩成正比。利用光电式、感应式等传感器可以测得相对 扭转角，从而测得扭矩。
▲光电式扭矩传感器
光电式扭矩传感器是在转轴上固定两圆盘光栅。在未承受扭 矩时，两光栅的明暗区正好互相遮挡，没有光线透过光栅照 射到光敏元件，也无输出。当转轴受扭矩后，扭转变形将两 光栅相对转过一角度，使部分光线透过光栅照射到光敏元件 上而产生输出、扭矩愈大，扭转角愈大，穿过光栅的光量愈 多，输出愈大，从而可测得扭矩。
静态标定通常在特制的标定台上进行。所施加的标准力的大小 和方向都应十分精确，其力值必须符合计量部门有关量值传递 的规定和要求。通常标准力的量值用砝码或标准测力环来度量。 标定时采用砝码-杠杆加载系统、螺杆-标准测力环加载系统、 标准测力机加载等。
内工大 测试技术 第四章_力参量的测量
第四章 力参量的测量--------20页，3万字力是物体之间的相互作用，各种机械运动都是力或力矩传递的结果，因此力参量是机械工程中最常见的基础被测参量之一。
在研究机器零件的刚度、强度、设备的力能关系以及工艺参数时都要进行应力应变的测量。
本章所介绍的力参量测量就是指作用于构件或零件表面上应力的直接测量或经转换后的各种集中力, 如拉(压)力, 弯矩, 扭矩等的测量。
力施加于某一物体后, 将产生两种效应, 一是使物体的运动状态改变,称为“动力效应” ；二是使物体产生变形，称为“静力效应”。
而在机械工程当中, 大部分测力方法都是基于“静力效应”。
在以上基础上发展出了多种力测量方法，如机械测力法，光学测力法和电测法。
而电测法就是利用各种电参量式力传感器和电子测量线路或仪器对力参量进行测量的方法。
电参量式力传感器有电阻应变式、电容式、电感式等。
其中电阻应变式力传感器应用最为广泛。
这种方法的主要特点是测量精度高、变换后得到的电信号可以很方便地进行传输和各种变换处理, 例如可进行连续的测量和记录以及直接和计算机数据处理系统相连接等。
本章主要介绍电阻应变式电测法，其测量系统主要由电阻应变式力传感器、测量电路、显示与记录仪器或计算机等设备组成，如图4-1所示。
ε图4-1 电阻应变式测试框图第一节 电阻应变式力传感器电阻应变式力传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。
其基本元件电阻应变片可分为金属电阻应变片和半导体应变片两类，是一种将应变转换成电阻变化的变换元件。
将应变片粘贴在被测构件表面上，随着构件受力变形，应变片产生与构件表面应变成比例的电阻变化，应用适当测量电路和仪器就能测得构件的应变或应力。
应变片不仅能测应变，而且对能转化为应变变化的物理量，如力、扭矩、压强、位移、温度、加速度等，都可利用应变片进行测量，所以它在测试中应用非常广泛。
电阻应变式测试技术之所以得到广泛应用，是由于它具有以下优点：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10~10-4量级的微应变；用高精度、高稳定性测量系统和u 或i ε半导体应变片可测出10-2量级的微应变；④测量精度高，动态测试精度达1%，静态测试技术可达0.1%；⑤可在各种复杂或恶劣的环境中进行测量。
应变片的应用实验原理图
应变片的应用实验原理图1. 引言应变片是一种常见的应变测量装置，广泛应用于工程领域和科学研究中。
应变片的工作原理是通过观察张力或压力加载下金属薄片的微小形变来测量应变量。
本文将介绍应变片的应用实验原理图。
2. 实验目的通过使用应变片的应用实验原理图，了解应变片的工作原理和实验操作流程，掌握应变片在实际应用中的测量原理。
3. 实验设备和材料•应变片•变化载荷的装置•多功能数据采集仪4. 实验步骤1.将应变片安装在被测材料上。
应变片可通过胶水或焊接等方式固定在被测材料表面。
2.连接应变片与多功能数据采集仪。
确保连接稳固且信号传输正常。
3.启动多功能数据采集仪，并设置采样频率和采样时间。
4.施加变化载荷（例如拉伸或压缩）到被测材料上。
5.实时监测数据采集仪上的读数，记录不同载荷下应变片的应变量数据。
6.停止载荷施加，结束实验。
5. 数据处理1.将数据采集仪上的读数转换为应变量数据。
根据应变片的灵敏度系数和测量电阻进行计算。
2.将应变量数据进行统计和分析，得出各载荷下被测材料的应变变化情况。
3.绘制应变-载荷曲线，并进行数据拟合和趋势分析。
4.计算应变片的灵敏度系数和误差范围。
6. 实验注意事项1.应注意操作的安全性，避免发生意外事故。
2.在实验过程中，应保持被测材料和应变片的稳定性，避免出现外部干扰。
3.实验结束后，应及时关闭设备并进行数据的保存和备份。
7. 结论通过本文介绍的应变片的应用实验原理图，我们了解到应变片的工作原理和实验操作流程。
应变片能够准确测量材料的应变变化情况，具有重要的应用价值。
在实际应用中，我们可以根据应变-载荷曲线来评估材料的力学性能，为工程设计和科学研究提供有力的支持。
电阻应变计法测定载荷
收稿日期:2002-07-17作者简介:丁惠南(1973-),女,助理工程师文章编号:1007-7596(2003)01-0073-01电阻应变计法测定载荷丁惠南,孙文柱,叶 柳(黑龙江省水利水电勘测设计研究院,黑龙江 哈尔滨 150080)摘 要 电阻应变计测量法是目前最常用的实测法,简称电测法。
电测法利用应变片、应变仪、和指示纪录器组成的测量系统进行载荷值的测量。
先将应变片粘贴在零件或传感器上,在零件受载变形后应变片中的电阻随之发生变化,经应变仪组成的测量电桥使电阻值的变化转换成电压信号并加以放大,最后经指示器或纪录器显示出与荷载成比例变化的曲线,通过标定就可以得到所需数据值的大小。
关键词 闸门;载荷;电测法;应变片;实测布置中图分类号:T V663 文献标识码:B 闸门作为水工建筑物的重要组成部分用以调节上下游水位、泄放流量、航行船只、排出泥沙等,在其工作运行中闸门要承受各种外力的作用,工程上将这些外力称为载荷。
载荷是进行强度和刚度计算的主要依据。
通常在设计时确定载荷有三种方法,类比法、计算法和实测法。
下面介绍实测法中的电阻应变法测定载荷。
1 应变片的形式常用的有丝绕式、箔式和半导体等形式。
丝绕式应变片价格便宜,粘贴方便,测量平面应变时不够精确;箔式应变片灵敏度高,使用寿命长,易于粘贴、散热和传递变形;半导体应变片灵敏度高,输出大,横向效应小。
2 应变片的工作原理应变片的工作原理是根据导线“应变效应”的物理现象及导体的电阻值随其本身伸长率的变化而变化,存在如下关系式:△R/R =k ε 试中:△R/R —电阻变化率;k —灵敏系数;ε—应变值。
当应变片粘贴在受测物件上后随着受载变形电阻值将发生相应的变化,因应变ε与载荷有关,这样就使应变片完成了一个由载荷表示的机械量变成电量的转换。
3 应变片的使用方式应变片可以直接粘贴在某一受载零件表面上进行测量,这种方法简单但不够精确。
另一种方法是将应变片粘贴在弹性元件上制成传感器,受载后建立载荷与电阻变化间的函数关系,通过预先确定的载荷标定曲线获得测量的载荷值。
飞机飞行载荷实测技术分析
飞机飞行载荷实测技术分析飞机的飞行载荷实测技术是指对飞机进行实际飞行时所承受的各种载荷进行测量和分析的技术。
飞机在飞行过程中会受到各种静力载荷和动力载荷的作用，包括重力、气动力、振动力等，因此飞机的结构设计和使用寿命评估都需要进行载荷实测来获取准确的数据。
以下是对飞机飞行载荷实测技术的分析。
1. 载荷测量传感器：飞机的飞行载荷实测主要通过传感器来获取各种载荷的数据。
常用的载荷测量传感器包括应变片传感器、力传感器、加速度传感器等，这些传感器能够将载荷转换成电信号，并通过数据采集系统进行采集和记录。
2. 载荷实测点的选择：在飞机上布置载荷传感器时需要选择合适的实测点，以确保能够准确测量到各种载荷。
通常会选择飞机的关键部位，如主翼、机身、起落架等进行测量。
还需要考虑测量点与载荷传感器的位置和方向，以便获取准确的载荷数据。
3. 载荷实测过程：载荷实测一般在飞机的试飞或平飞过程中进行。
在实测过程中，需要根据飞机的飞行状态和飞行任务选择相应的载荷测试点，并安装载荷传感器进行测量。
为了保证测量数据的准确性和一致性，需要对载荷传感器进行校准和校验。
4. 载荷数据采集和分析：载荷实测得到的数据需要通过数据采集系统进行采集和记录，并进行后续的分析处理。
数据采集系统可以实时监测和记录飞机的载荷数据，同时可以将数据传输至地面分析系统进行进一步处理。
分析得到的载荷数据可以用于评估飞机的结构强度和疲劳寿命等，为飞机的结构设计和改进提供依据。
5. 载荷实测技术的应用：载荷实测技术在飞机设计和运行中具有广泛的应用价值。
在飞机的结构设计中，通过载荷实测可以获取飞机在不同飞行状态下的载荷数据，从而确定飞机的强度和刚度要求。
在飞机的使用寿命评估中，通过载荷实测可以获取实际使用条件下的载荷数据，用于判断飞机的疲劳寿命和结构可靠性。
飞机飞行载荷实测技术是飞机设计和使用过程中不可缺少的一项技术。
通过准确测量和分析飞机的载荷数据，可以为飞机的结构设计和使用寿命评估提供可靠的依据，进一步提高飞机的安全性和可靠性。
基于实测载荷谱的副车架疲劳寿命估算方法
方式为应变片距离焊缝 10 mm。
表 1 副车架载荷测点布置
测点 P1 P2 P3
测点位置 副车架与控制臂连接处 副车架与斜支撑柱焊接处 副车架与斜支撑柱焊接处
贴片位置 副车架 副车架 支撑柱
测点区域 左侧 右侧 右侧
2014 年 第 4 期
根据试验场耐久性测试规范与试验目的， 载荷
测试选择某试验场综合路况， 具体路段里程与行驶
（c）应变花 90°方向
图 4 副车架 P3 点应力测试信号
— 59 —
·试验测试·
各测点测试信号为直角应变花的 3 向应变值，
在进行最大主应力计算之前需通过信号分析与处理
得到纯净载荷信号。
3.2 信号处理及分析
汽车试验场路况环境恶劣、 运行工况综合性
强，其载荷具有强随机性特征，但对于每一个综合
工况（试验场综合道路），其载荷仍具有一定的统
提供可靠测试位置。
3 副车架载荷测试
3.1 应变测试
为准确获得副车架在车辆运行中所承受的载
荷，根据有限元分析结果以及副车架的对称结构，考
虑测试方便性， 选取副车架左侧 1 点和右侧 2 点进
行测量， 载荷测点布置如表 1 所列。 测试选择电阻
应变计，型号为 BE350-3C A，电阻值为 350 Ω，布置
Key words：Subframe, Measured load spectrum, Fatigue life, Prediction
1 前言
车辆副车架作为重要结构件在车辆运行中起着 承载与传力作用， 因此面临严峻的疲劳破坏问题。 在疲劳耐久研究中， 需要考查车辆重要结构件的疲 劳寿命，以分析整车疲劳耐久性能。
信号进行滤波处理，滤波频率选择 30 Hz。 副车架各
力学测试课后习题答案(1)
R1
R2
F F E SE
F e M W WE
补偿片
对臂全桥
d1 1 2 3 4 2 F
d1 F 2
2. 测e
d1 F SE 2
1 F bhE d1 2
R1、R2组成双臂半桥
2 d 2 1 2 M
M d2 2
（ ） d M M t M M t M M
x z F z 2 x z F z 1 F z 1 F z 2
因为
F z (LL A) MFz1 W E
M
Fz 2
Fy LA WE
所以
F ( LL A ) F L L z z A F z d W E W E W E
E W E 2
F e M E WE
因为
Fe 1 M d 2
所以
1 F bhE d1 2
W E h d2 e d2 2 F 6 d1
3.20 如图是一个测力传感器的钢制圆筒。其上贴有八个应变片。 试将该八个应变片接成全桥以消除力的偏心影响。
FRB B bh
组成全桥测量电路
1 1 1 1 F ( F F ) F d R A R B R A R B b h E b h E b h E b h E 2 ( 1 ) ( F F ) R A R B b h E
因为
F F F R A R B
对以上性能指标计算方法分别为
R eH c
FeH c S0
R eLc
FeLc S0
Rmc Fmc S0
R pc
桩基静载荷试验应变测量及应用___概述说明
桩基静载荷试验应变测量及应用概述说明1. 引言1.1 概述本文介绍了桩基静载荷试验中应变测量的方法及其在工程实践中的应用。
桩基静载荷试验是一种重要的地基工程测试方法，对于评估桩基的承载力和变形特性具有关键作用。
而应变测量则是桩体受力响应特征的重要指标之一，通过对桩体内部和表面的应变进行监测和分析，可以得到桩基结构在各个阶段的变形情况，从而评估其安全性和稳定性。
1.2 文章结构本文共分为五个章节。
除了本引言外，第二章将详细介绍桩基静载荷试验的原理及主要内容；第三章将详细探讨常见的应变测量方法，包括传感器类型、布置方式以及数据采集与处理技术等；第四章将通过案例分析展示不同应变测量方法在桩基静载荷试验中的应用效果，并对结果进行深入分析和讨论；最后一章为结论部分，总结了本文的主要研究内容及取得的主要成果，并提出了未来可能的发展方向。
1.3 目的本文的目的是介绍桩基静载荷试验中应变测量的方法与应用，为相关领域的研究者和工程实践者提供有关桩基静载荷试验中应变测量的全面参考。
通过本文的阐述，读者可以了解不同类型的应变测量传感器、布置方式以及数据采集与处理技术，并能够更好地选择适合自己需求的方法进行桩基静载荷试验中的应变测量。
同时，通过案例分析，读者还可以了解到不同方法在实际工程项目中的应用效果和优缺点，从而为工程实践提供可行性和参考依据。
最后，希望本文能够对于桩基静载荷试验中应变测量技术的发展起到一定推动作用，促进该领域研究的进一步深入和完善。
2. 正文桩基静载荷试验是土木工程领域中一种重要的试验方法，通过施加垂直力以模拟实际工程中的力作用情况，来评估桩基的承载性能和稳定性。
在进行桩基静载荷试验时，应变测量是一个关键的环节，它可以提供有关桩身受力情况的重要数据，为后续的分析和设计提供依据。
应变测量主要利用传感器对桩体进行应变监测。
常见的应变测量方法包括电阻应变计、光纤传感器和振弦式传感器等。
电阻应变计是一种常用且经济实惠的监测手段。
机械工程测试技术基础第9章应变、力与扭矩测量
拉（压）应变：
机械应变
i
指示应变
uy
1 4
u0
S
g
特点： 1、不能消除弯矩的影响
2、能补偿温度的影响
2、 试件受力状态图
电桥接法：
都受力，互为补偿
拉（压）应变：
i
1
电桥输出电压：
uy
1 4
u0
S
g
1
特点： 1、不能消除弯矩的影响 2、能补偿温度的影响
3、输出电压提高到（1+ ）
3、试件受力状态图
传感器的原边绕组（励磁绕组）和副边绕 组（测量绕组）互相垂直地安装在导磁体中， 原边绕组通过交流电。当不受力时，原边绕组 的磁力线呈对称分布，且不与副边绕组相交链， 此时副边绕组不产生感应电势（图8—7.b）。
当受力时，材料的导磁率发生变化，使磁力线 分布发生变化，磁力线与副边绕组相交链，在副 边绕组中感应电势，电势的大小正比于外力的大 小，测得该感应电势便知与之成比例的外力。
(4)
u0sg
i / 4
例8-2：如图3所示，悬臂梁弹性模 量 E 20 1010 Pa , 贴 片 处 的 抗 弯 截 面 系 数 W 2 106 m3 ，应变片 R1 R2，现用仪器
测得P力作用的指示应变为2000 ，求P力
的大小。
图3
（三）弯曲、拉（压）联合作用时的测量
测拉（压）
两个绕有线圈的铁心A和B相 互垂直放置，其开口端距被测轴表 面1~2mm间隙。A线圈通以交流电， 形成通过转轴的交变磁场。
转轴不受扭，磁力线与B线圈不交链；转 轴受扭矩作用后，应力的变化使部分磁力线 与B线圈交链，并在其中产生感应电势，该 感应电势与扭矩成正比关系。 特 点：
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• 接成半桥，可以消除温度效应的影响。
• 当施加弯矩M时，R1感受拉应变εM1，R2感受 压应变εM2，若构件横截面有水平对称轴，则 εM1=-εM2可得到：
u
1 4
KE(M1
M
2)
1 4
KE(2M1)
实际应变 仪器读数 2
（2）方案二：补偿片参与工作（如图所示）
R1、R3
P
R1 R3
R2、R4 R1 R2 R3 R4
R2
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
u
1 4
KE (1
2)
1 4
KE[
y
w
( y
w )]
1 4
KE(2 w )
实际应变 仪器读数
2
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
（ 2）消弯测压：
另设补偿块，贴温度补偿片R3、R4， 采用半桥联结
R1
R2
A
B
C
R3
R4
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
测试技术
Measurement & Test Technology
大连大学机械学院
第九章 应变、力和扭矩的测量
本章学习要求：
1. 掌 握 针 对 不 同 的 受 力 状 态 设 计 测 试 方 案 、接桥及信息处理
2.掌握压力传感器选择及使用 3.掌握流量传感器的选择及测试系统的构建
第一节 应变测量
1.拉伸（压缩）构件
（2）方案二（如图所示）
P R1
P R2
R1 A B C
R2
1.拉伸（压缩）构件
将补偿片也贴到构件上，紧靠工作片R1并 与其垂直，电桥接法与上同： R1— 工 作 片 ， R2— 补 偿 片 （ 感 受 机 械 应 变）。
R1 R1
KP
(
R1 R1
)T
1.拉伸（压缩）构件
•
=
σW
σ2
B
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
• 在A点处，应变片R1所测应变为：
1 y w
• 在B点处，应变片R2所测应变为：
2 y w
• 据此，我们可以采取不同的接桥方式来单测 压缩或单测弯曲。
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
（1）消压测弯：采用半桥连接。
R1 A B C
R2 R2
K
( P
)
(
R2 R2
)T
u E ( R1 R2 ) 4 R1 R2
E 4
[KP
( R1 R1
)T
K (P )
( R2 R2
)T
]
1.拉伸（压缩）构件
u
E 4
(KP
K P )
1 4
KE P
(1
)
实际应变 仪器读数
1
2.构件受弯矩作用，测其表面应变
1（1） 方案一：单设补偿片，
u E ( R1 R2 R3 R4 )
4 R1 R2
R3 R4
E ( R1 R2 R3 R4 )
4
2R
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
ΔR1=ΔR1w+ΔR1y+ΔR1t ΔR2=ΔR2w+ΔR2y+ΔR2t
ΔR3=ΔR3t
ΔR4=ΔR4t
ΔR1w=－ΔR2w ΔR1y=ΔR2y=ΔRy ΔR1t=ΔR2t=ΔR3t=ΔR4t=ΔRt
R2 P
R1
R1 A B C
R2
2.构件受弯矩作用，测其表面应变
R1—工作片，R2—补偿片；表面为单向应力 状态（分析方法与前相同），接半桥。
u
1 4
KE M 1
实际应变 仪器读数
2.构件受弯矩作用，测其表面应变
（2）方案二：补偿片参与工作（如图所示）
P R1
R1
A
B
C R2
2.构件受弯矩作用，测其表面应变
一、杆件在单一变形的应变测量 关于杆件的应力和变形的计算，请参阅材 料力学中有关章节。这里仅介绍应变测量方 法。
1.拉伸（压缩）构件 如图所示受拉构件，测量其拉（压）应变
时，有多种方案，下面介绍两种。
1.拉伸（压缩）构件
• （1）方案一 （如图所示）
P
P
R1
R1 A
R2
B C
R2
1.拉伸（压缩）构件
R2 R4 A B
C D
2.构件受弯矩作用，测其表面应变
R1、R3感受拉应变，ε1=ε3=ε R2、R4感受压应变，ε2=ε4=－ε
u
1 4
KE(1
2
3
4)
1 4
EK (4
)
实际应变 仪器读数 4
3.圆轴扭矩的测量
圆轴受扭矩时，横截面上受剪应力作用， 在与轴线成45°角的方向上存在有最大的 拉应力和压应力σ1=σ2，且其数值与原截面 上最大剪应力τmax相等。即：σ1=σ2=τmax。 在与轴线成45°角方向上各贴一个应变片Ra、 RC，接半桥。
3.圆轴扭矩的测量
3.圆轴扭矩的测量
a
a
E
c
E
c
c
E
a
E
• 由于σa=-σc，所以：
3.圆轴扭矩的测量
•
a
1 E
( a
c )
1 E
(1
) a
a
E a 1
C
E c 1
E a 1
3.圆轴扭矩的测量
max
E a 1
3.圆轴扭矩的测量
在工程实际中，常常用这种方法测圆轴所受
的扭矩，即：
M n Wn max
Wn
E a 1
而（实心圆轴）
Wn
1 d 3
16
其中， d—圆轴直径。
3.圆轴扭矩的测量
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
如图所示为一偏心受压立柱。
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形
• 由力学分析可知，在弹性范围内，它相当于轴向压缩和纯 弯曲的叠加，因而是组合变形的杆件。轴向压缩正应力为
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
•
u
E
(
R1w
R1y
R2w
R2 y
)
E
(
2Ry
)
4
2R
4 2R
u
1 4
KE(
y
)
实际应变 仪器读数
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
σy 在截面上均匀分布
Y
P A
• 纯弯曲正应力
w
My J
• 在截面两侧为最大，即
M
w W
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
• （设截面对中性轴对称）叠加后最大应力产 生在立柱两侧边缘上，为：
1, 2
y
w
P A
M W
1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形
σy
A2 +
σW
A1
=
σ1
A
B2 +
σy
B1
工作片R1的电阻变化包括由拉力P造成的，因温度 效应而致的两部分，即：
R1 R1
(
R1 R1
)P
(
R1 R1
)T
补偿片R2的阻值将仅因温度效应而致，即：
R2 R2
(
R2 R2
)T
1.拉伸（压缩）构件
接成半桥（R3，R4为仪器上的固定电阻）， 则电桥的输出电压将为：
u
E 4
( R1 R1
R2 R2
)
E 4
[( R1 R1
)P
( R1 R1
)T
( R2 R2
)T
]
1.拉伸（压缩）构件
• 如果工作片和补偿片取自同一批，补偿试件
与 中，被u则测：试 件E4材(料R相R1同1 )，P 且处14于K相E同的P温度场
• 温度效应影响排除了，通过电阻应变仪，仅 测得拉（压）应变。
• 有时设置不受力的补偿试件不方便，方案二 中补偿片也感受机械应变：