应力应变测量
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。
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
Sichuan University
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
Sichuan University
σ2 ε2
ε1
ε3 ε4
Sichuan University
12
§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。
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。
第五章应力应变测试
应力、应变电测法原理
电阻的相对变化量由两方面因素决定： 1）对于金属材料，电阻的变化主要由金属丝几何尺寸的改变引起； 电阻丝灵敏度系数（dR/R）/ ε 为（1+2μ ）。 2）对于半导体材料，其工作原理基于半导体的压阻效应，材料受力 后， 材料的电阻率发生变化。其灵敏度系数为（dR/R）/ ε 为λ E。
电阻应变片的特性及应用
绝缘电阻
应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测件之间的 电阻值Rm。通常要求Rm在50～100 MΩ以上。绝缘电阻过低， 会造成应变片与试件之间漏电，使应变片的指示应变产生误差。 Rm取决于粘结剂及基底材料的种类及固化工艺。在常温使用条 件下要采取必要的防潮措施，而在中温或高温条件下，要注意选 取电绝缘性能良好的粘结剂和基底材料。
电阻应变片的信号调理电路
半桥单臂电路
——半桥单臂
上式对另外三臂也适用。 分母中有微小电阻，存在一定非线性。
电阻应变片的信号调理电路
半桥双臂电路
当有对称应变点
可用
两片应变片
灵敏度提高一倍 线性度改善了，分母中无微小电阻。
电阻应变片的信号调理电路
全桥电路
图2-9为一应变片直流电桥，其中E=4V，
第五章应力应变测试
本章主要内容
应力、应变测试方法 应力、应变测试原理 电阻应变片的特性及应用 电阻应变片的信号调理电路 电阻应变仪
应力、应变测试方法
测量应力、应变的目的
为了研究机械结构、桥梁、建筑等某构件在工作状态下的受力 、变形情况，通过测试测得构件的拉、压应力、扭矩及弯矩，为结 构设计、应力校核或构件破坏的预测等提供可靠的测试数据。
采取的措施：为了减小应变片的机械滞后个测量结
果带来的误 差，可对新粘贴应变片的试件反复加
钢筋或混凝土应力应变测试
钢筋或混凝土应力应变测试在建筑工程领域，钢筋和混凝土是两种最为常见且至关重要的材料。
为了确保建筑物的结构安全和稳定性，对钢筋和混凝土的应力应变进行准确测试是必不可少的环节。
钢筋和混凝土在承受荷载时会发生变形，其内部产生的应力和应变情况直接关系到结构的承载能力和耐久性。
应力是指材料单位面积上所承受的力，而应变则是材料在受力作用下产生的变形量与原始长度的比值。
通过对钢筋或混凝土应力应变的测试，可以了解材料的力学性能，评估结构的工作状态，为设计和施工提供重要的依据。
目前，常用的钢筋应力应变测试方法主要有电阻应变片法、光纤光栅传感器法和振弦式传感器法等。
电阻应变片法是一种较为传统且应用广泛的测试方法。
电阻应变片通常由很薄的金属箔片制成，其电阻值会随着应变的变化而发生改变。
将电阻应变片粘贴在钢筋表面，当钢筋受力产生应变时，应变片的电阻值也会相应改变。
通过测量电阻值的变化，并结合相关的计算公式，就可以得到钢筋的应变值。
然后，根据钢筋的弹性模量，进一步计算出应力值。
这种方法操作相对简单，但对粘贴工艺要求较高，且应变片容易受到外界环境的影响。
光纤光栅传感器法则是一种较为先进的测试技术。
光纤光栅是在光纤中写入的周期性折射率分布结构，当外界应变发生变化时，光纤光栅的反射波长会发生漂移。
通过检测反射波长的变化，就可以实现对应变的测量。
光纤光栅传感器具有精度高、抗干扰能力强、可实现分布式测量等优点，但成本相对较高，安装和调试也较为复杂。
振弦式传感器法是利用钢弦的振动频率与张力之间的关系来测量应力。
当钢筋受力时，传感器内的钢弦张力发生变化，导致其振动频率改变。
通过测量钢弦的振动频率，就可以计算出钢筋所受的应力。
这种方法具有稳定性好、长期可靠性高等优点，但测量精度相对较低。
混凝土应力应变测试方法与钢筋有所不同。
常见的有埋入式应变计法、表面粘贴应变片法和超声波法等。
埋入式应变计法是在混凝土浇筑前将应变计埋入预定位置。
当混凝土硬化并受力后，应变计可以直接测量其内部的应变。
土木工程应力应变量测技术
土木工程应力应变量测技术一般是指在建构筑物施工过程中，如钢结构安装、卸载、改造、加固，混凝土浇筑等过程，采用监测仪器对受力结构的应力变化进行监测的技术手段，在监测值接近控制值时发出报警，用来保证施工的安全性，也可用于检查施工过程是否合理。
常见的应力测试方法应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。
一般通过采集应变片的信号，而转化为电信号进行分析和测量。
应力测试一般的方法是将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。
很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。
应变片其实就是应用了这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。
一般应变片的敏感栅所使用的是铜铬合金材料，这种材料其电阻变化率为常数，它与应变成正比例关系。
我们通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。
然后不同的仪器，可以将这种电压的变化转化成可以测量的数据。
对于应力仪或者应变仪，关键的指标有：测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。
并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。
应力应变测试目前常用的仪器就是盲孔法、磁测法，一个有损，一个无损。
盲孔法是目前应用较为广范的一种高精度的应力检测方法如华云HK21A或HK21B,无论是实验室中使用，还是现场施工，盲孔法都能准确测量应力的大小，从而推进实验进程或者进行工艺改进。
磁测法适用于对应力值检测比较严苛，精密工件或高价值工件不允许做破坏性检测的情况。
比如科研、军工航天等行业。
目前还有更先进的动态应力应变检测仪，全自动梯度应力检测仪等。
目前应力测量水平多半受限于表层测量，SCGS20这样的仪器可以实现材料深度方向的梯度应力精准测量及工件整体的应力分析，全自动编程控制钻孔装置，梯度方向自动进给，高精显微定位，更加精准。
在当今土木工程行业中,应力应变测量广泛地应用于建筑、铁路、桥梁、交通、大坝等结构上。
测量混凝土应力应变性能的方法
测量混凝土应力应变性能的方法混凝土是建筑工程中最常见的建筑材料之一，其性能对结构的安全和耐久性至关重要。
为了确保混凝土在不同应力条件下能够承受载荷并保持其完整性，工程师和科研人员需要深入了解混凝土的应力应变性能。
本文将深入探讨测量混凝土应力应变性能的方法，包括传统试验和现代非破坏性技术，以及这些方法的应用和局限性。
传统试验方法1. 拉伸试验拉伸试验是测量混凝土应力应变性能的经典方法之一。
在这种试验中，混凝土样本在受拉力作用下被拉伸，从而测量其应力应变关系。
这种方法可以用来确定混凝土的弹性模量、极限强度和断裂应变等参数。
拉伸试验通常采用标准试验样品，如圆柱体或梁。
2. 压缩试验压缩试验是另一种常见的传统试验方法，用于测量混凝土的应力应变性能。
在这种试验中，混凝土样本在受压力作用下被压缩，从而测量其应力应变关系。
压缩试验可以用来确定混凝土的抗压强度和变形性能。
标准试验样品通常是圆柱体。
3. 弯曲试验弯曲试验用于测量混凝土的抗弯性能。
在这种试验中，混凝土梁在两个支点之间受到弯曲载荷，从而测量其应力应变关系。
弯曲试验可以用来确定混凝土的弯曲强度、弯曲模量和裂缝形成特性。
现代非破坏性技术传统试验方法虽然可靠，但通常需要破坏性地测试混凝土样品，这在某些情况下可能不可行。
因此，现代非破坏性技术应运而生，提供了更便捷和经济的方法来测量混凝土的应力应变性能。
1. 超声波测试超声波测试是一种广泛应用的非破坏性技术，用于评估混凝土的质量和性能。
通过测量超声波在混凝土中的传播速度，可以推断混凝土的弹性模量和抗压强度等参数。
这种方法不需要破坏样品，适用于现场检测。
2. 钻孔取芯钻孔取芯是一种用于获取混凝土样品的非破坏性技术。
通过取芯样品并进行实验室测试，可以确定混凝土的强度和变形性能。
这种方法适用于已建成的结构，可以在不破坏结构完整性的情况下进行测试。
3. 应变计和传感器现代应变计和传感器技术可以在混凝土结构上安装应变计和传感器，实时监测结构的应力应变性能。
应力应变测试课件
应力和应变的基本概念
01
总结词
02
详细描述
理解应力和应变的基本概念是进行应力应变测试的基础。
应力是指物体受到的力与物体横截面积的商，表示物体内部单位面积 上的受力情况；应变则是指物体在外力作用下产生的形变，反映物体 的变形程度。
测试方法的分类
总结词
了解测试方法的分类有助于选择合适 的测试方法进行实验。
将测试结果与其他已知数据进行比较， 评估材料的性能和可靠性。
撰写测试报告
根据测试结果和分析结果，撰写详细的 测试报告，包括测试目的、方法、结果 和结论等。
05
测试结果的解读与运用
测试结果的分析方法
图表分析法
通过观察应力应变曲线图，分析材 料的弹性、塑性和屈服点等特征。
数学模型法
利用已知的数学模型对测试数据进 行拟合，推导出材料的本构方程和
参数。
对比分析法
将不同条件下的测试结果进行对比 ，分析材料在不同环境下的性能差 异。
误差分析法
对测试过程中可能存在的误差进行 分析，提高测试结果的准确性和可 靠性。
结果解读的注意事项
考虑测试条件的影响
01
测试结果会受到温度、湿度、加载速率等因素的影响，需考虑
这些因素对结果的影响。
数据的可重复性和可再现性
03
夹具和固定装置
传感器和测量仪表
工具保养
正确安装夹具，确保试样牢固固定，避免 滑动或扭曲。
根据测试要求选择合适的传感器和测量仪 表，确保准确测量应力和应变。
定期清洁、润滑和检查工具，确保其正常 工作并延长使用寿命。
设备的校准和维护
校准
定期对测试设备进行校准，确保其测量准确性和精度。
维护
应力应变测试原理
应力应变测试原理
应力应变测试是材料力学测试中常用的一种试验，用于测量材料在受力时的应力和应变关系。
其原理可以归纳为以下几个方面：
1. 应力测量：应力是材料内部受力的分布情况，一般通过施加外力使材料产生变形，再测量变形产生的力来计算应力。
常用的应力测量方法有电阻应变测量、应变片测量、光弹性测量等。
2. 应变测量：应变是材料单位长度或单位体积的变形程度，通常通过测量材料长度或变形量来计算应变。
常用的应变测量方法有伸长计测量、张力计测量、光栅测量法等。
3. 弹性模量计算：弹性模量是材料在弹性变形时恢复原状的能力，是衡量材料刚性和柔韧性的指标。
根据应力和应变的关系，可以计算出材料的弹性模量。
4. 材料性能评估：应力应变测试可以帮助评估材料的机械性能，比如抗拉强度、屈服强度、断裂延伸率等。
通过分析应力应变曲线，可以得到材料的力学特性和性能参数。
总之，应力应变测试通过施加外力和测量变形，在材料力学性质和性能评估方面起着重要作用。
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
应力应变电测实验报告
应力应变电测实验报告应力应变电测实验报告一、引言应力应变电测是一种常用的实验方法，用于研究材料在受力作用下的变形行为。
本实验旨在通过测量材料在不同应力下的应变，了解材料的力学性能，并探讨应力与应变之间的关系。
二、实验装置与原理本实验使用了一台电测应变计和一台应力测量仪器。
电测应变计是一种用于测量材料应变的传感器，它基于电阻应变效应，通过测量电阻的变化来间接测量材料的应变。
应力测量仪器则用于测量施加在材料上的力，它可以通过应变计的输出电信号和已知的材料几何尺寸来计算出材料的应力。
三、实验步骤1. 将待测材料固定在实验台上，并将电测应变计粘贴在材料的表面。
2. 调整应力测量仪器，确保其与材料的接触稳定，并校准零点。
3. 逐步施加不同大小的力，记录下相应的应变和应力数值。
4. 根据测得的数据，绘制应力-应变曲线。
四、实验结果与分析通过实验测得的数据，我们可以绘制出应力-应变曲线。
该曲线通常呈现线性关系，即在一定范围内，应力与应变成正比。
这表明材料在小应力下具有良好的弹性行为，即在去除外力后能够完全恢复到初始形态。
然而，在超过一定应力阈值后，材料开始显示出塑性行为，即应变随应力的增加而不再线性增加。
这是由于材料内部的晶体结构发生了变化，导致材料的形态不可逆地改变。
五、实验误差与改进在实验过程中，由于各种因素的存在，可能会导致测量结果存在一定的误差。
例如，材料表面的不平整、应变计的粘贴不牢固等都会影响测量精度。
为了减小误差，可以采取以下改进措施：1. 确保材料表面的平整度，可以通过研磨或抛光来达到较好的效果。
2. 应变计的粘贴要牢固可靠，可以使用专用的胶水或固定夹具来加强固定。
3. 实验过程中要注意排除外界因素的干扰，如温度变化、材料的非均匀性等。
六、实验应用与展望应力应变电测实验在材料科学与工程领域有着广泛的应用。
通过测量材料的应力与应变关系，可以评估材料的强度、刚度等力学性能，为材料的设计与选用提供依据。
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。
应力应变测试方法
应力应变测试方法应力应变测试是一种常用的材料力学测试方法，用于评估材料在受力时的性能。
这种测试涉及到材料的应变和应力两个参数，通过对这些参数的测量和分析，可以确定材料的力学特性。
本文将介绍应力应变测试方法的基本原理、设备和应用。
一、原理应力应变测试的基本原理是测量材料在受力时的应变和应力，从而确定材料的力学性能。
应变是材料在受力时发生的形变程度，通常用单位长度的变形量来表示。
应力是受力物体单位面积上的力，通常用牛顿/平方米（N/m²）或帕斯卡（Pa）来表示。
在应力应变测试中，通常会施加一定的载荷或力，使材料发生形变。
通过测量载荷和形变量，可以计算出应变和应力。
根据材料的应力应变曲线，可以确定材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度等力学性能。
二、设备应力应变测试设备通常包括载荷传感器、位移传感器、控制器和显示器等组成部分。
载荷传感器用于测量载荷或力的大小，通常采用压电传感器或荷重传感器。
位移传感器用于测量形变量的大小，通常采用电阻应变计或光电编码器。
控制器用于控制载荷或力的大小和速度，通常采用电子控制器。
显示器用于显示测试结果，通常采用计算机或数字显示器。
三、应用应力应变测试广泛应用于材料科学、工程和制造等领域。
在材料科学中，应力应变测试可以用于评估材料的强度、韧性、脆性等性能，从而指导材料的设计和制备。
在工程中，应力应变测试可以用于评估结构材料的性能，从而指导工程设计和施工。
在制造中，应力应变测试可以用于质量控制和品质保证，从而提高制造效率和产品质量。
应力应变测试是一种重要的材料力学测试方法，可以用于评估材料的力学性能，指导材料的设计、制备和应用。
通过合理的测试设计和数据分析，可以获得准确可靠的测试结果，为材料科学、工程和制造等领域的发展提供有力支持。
应力应变测量
实验步骤与操作流程
准备实验材料和设备，选 择适当的应变计和压力计。
将试样安装到试验机上， 调整试验机的初始状态。
将材料加工成标准试样， 进行温度和环境预处理。
进行实验，记录实验数据， 包括应力、应变、温度等。
数据处理与分析
01
数据清洗
去除异常值和缺失值，确保数据质 量。
统计分析
使用适当的统计方法分析数据，提 取有意义的信息。
04
应力应变测量实验设计与实 施
实验目的与要求
01 掌握应力应变测量的基本原理和方法。
02
了解材料的力学性能和应力应变曲线。
03
分析不同材料在不同条件下的应力应变行 为。
04
评估材料的强度、塑性和韧性等性能指标。
实验材料与设备
材料
不同种类和规格的金属、塑料、橡胶 等材料。
设备
万能材料试验机、应变计、压力计、 温度计、支架等。
03
应力应变测量的方法与技术
电阻应变片法
总结词
电阻应变片法是一种常用的应力应变测量方法，通过测量金属丝电阻的变化来推 算应变。
详细描述
电阻应变片由敏感栅等组成，当金属丝受到外力作用时，其电阻值会发生变化， 通过测量电阻的变化量，可以推算出金属丝的应变。该方法具有测量范围广、精 度高、稳定性好等优点，广泛应用于各种工程领域。
03
02
数据转换
将原始数据转换为更易于分析的格 式或变量。
结果可视化
使用图表、图像等形式展示分析结 果，便于理解和解释。
04
05
应力应变测量在工程中的应 用
结构健康监测
结构健康监测是利用应力应变 测量技术对工程结构进行实时 监测，以评估结构的健康状况
应力应变测量实验报告
应力应变测量实验报告简介应力应变测量是工程力学中非常重要的实验项目之一。
通过测量材料受力后的应变情况，可以分析材料的性能和强度。
本实验旨在通过一系列步骤，探索应力应变测量的基本原理和方法。
实验步骤1. 准备工作首先，准备实验所需的材料和设备。
这包括测试样品、应变计和测量设备等。
确保所有设备都处于正常工作状态，并进行必要的校准和调整。
2. 安装应变计将应变计粘贴在待测试材料的表面。
在此过程中，确保应变计与材料表面充分接触，并且没有空隙存在。
确保粘贴的位置符合测量要求，并且应变计的方向正确。
3. 连接测量设备将测量设备与应变计连接起来。
这可能包括数据采集系统和电阻应变计的连接。
确保连接稳固可靠，并检查信号传输是否正常。
4. 施加载荷通过施加适当的载荷来引导材料产生应变。
这可以通过外力施加或设备操作实现。
确保施加的载荷稳定，并记录下施加的载荷数值。
5. 记录测量数据随着载荷的施加，测量设备会记录下应变计的反应。
将这些数据记录下来，并确保其准确无误。
可能需要进行多次测量以获得可靠的数据。
6. 计算应力和应变根据测量数据，计算出样品的应力和应变值。
应力可以通过施加的载荷除以样品的截面积得到。
应变可以通过应变计测量值除以应变计的灵敏度得到。
7. 分析结果通过分析应力应变数据，我们可以得到材料的力学性质和行为。
这可能包括材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
根据实验目的，进行相应的数据处理和图表绘制。
8. 讨论和结论基于实验结果，进行讨论和分析。
讨论实验中的误差来源和改进措施。
最后，得出结论，并根据实验结果提出进一步研究的建议。
结束语应力应变测量实验是工程力学领域中的重要实验之一。
通过本实验，我们可以深入了解材料的性能和强度，并为工程实践提供基础数据。
在实施实验时，确保严格按照步骤进行，并注意实验中的安全问题。
通过合理的数据处理和分析，可以得到准确可靠的实验结果。
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k
dR R
1 2 常数
用于制造电阻应变片的电阻丝的灵敏度k，多在1.7— 3.6之间。 一般市售电阻应变片的标准阻值有 60Ω 、 120Ω 、 350Ω 、 600Ω 和 1000Ω 等。其中以 120Ω 为最常用。应 变片的尺寸可根据使用要求来选定。
电阻应变计—主要性能参数
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
Rt R0 K 0 t R0 K 0 ( g s )t
第二节 应变片的主要特性
可得由于温度变化而引起的总电阻变化为
Rt Rt Rt R0t R0 K0 ( g s )t
相应的虚假应变输出
Rt / R0 t t ( g s )t K0 K0
式中μ——电阻丝材料的泊松比； dρ／ρ——电阻丝电阻率 相对变化，与电阻丝轴向所受正应力σ有关。
第一节 电阻应变片
d
式中
E
E —电阻丝材料的弹性模量； λ—压阻系数，与材质有关。
从而得到：
dR 2 E R (1 2 E )
第一节 电阻应变片
应力应变测量
• 在工程中，应力、应变是很常用的机 械参量。通过对机械零件和机械结构 的应变、应力测量，可以分析其受力 状况和工作状态，验证设计计算，确 定工作过程和某些物理现象的机理。
第一节 应变与应力的测量
应力是一重要的机械量，它表征了构件的受载状态，负载水 平和强度能力，因此应力测量是其它力参数测量的基础。应 力的测量，实质上是先测量应变，然后计算出应力的大小。
即可达到温度自补偿的目的。
优点：容易加工，成本低，
缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。
第二节 应变片的主要特性
b. 双金属敏感栅自补偿应变片
敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成
选用两者具有不同符号的电阻温度系数 调整R1和R2的比例，使温度变化时产生的 电阻变化满足
(R1 ) t (R2 ) t
第二节 应变片的主要特性
第二节 应变片的主要特性
一 横向效应 二 温度误差及其补偿
第二节 应变片的主要特性
（一）横向效应
敏感栅是由多条直线和圆弧部分组成 直线段：沿轴向拉应变ε，电阻
圆弧段：沿轴向压应变εr 电阻 εr
ε
K
dθ
θ
dl 回线式应变片敏感栅半圆弧形部分
第二节 应变片的主要特性
应变片的横栅部分将纵向丝栅部分的电阻变化抵消了一 部分，从而降低了整个电阻应变片的灵敏度，带来测量误差， 其大小与敏感栅的构造及尺寸有关。敏感栅的纵栅愈窄、愈 长，而横栅愈宽、愈短，则横向效应的影响愈小。
一、应变的测量 常用的力测量方法是用应变片和应变仪测量构件的表面应变。 1 应变的测量的原理 应变片粘贴在试件上,当试件变形时应变片随之而变形，这 时应变片的电阻值也发生变化。
电阻应变片
△R 测量电路
△U
显示与记录
第一节 电阻应变片
第一节
电阻应变片
电阻应变式传感器可以用于测量应变、力、 位移、加速度、扭矩等参数。具有体积小、动态 响应快、测量精确度高、使用简便等优点。在航 空、船舶、机械、建筑等行业里获得广泛应用。 电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片式 与半导体应变片式两类。
T
R1＋⊿R U R3 U0 R4 R2 Rt Ui
K URt
Rt
U = Ui - URt K
第五节 电阻应变片的应用
第五节 电阻应变片的应用
第五节 电阻应变片的应用
一、拉弯联合作用下弯矩或拉力的测量
杆件受拉力P和弯矩M联合作用，在弹性范围内工作， P、 M的联合作用可看成是P、M单独作用的叠加。 杆件在P、M单独作用下其上下表面的应变为： P M P ； M EA EW A ——杆件的截面积； W ——杆件的抗弯截面系数 E ——被测件材料的弹性模量
第二节 应变片的主要特性 （二）温度误差及其补偿 1 、敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。当环境温度 变化△ t 时，敏感栅材料电阻温度系数为 ，则引起 的电阻相对变化为
温度 误差
Rt Rt R0 R0 t
2、试件材料的线膨胀引起的误差。当温度变化△t时， 因试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片将 产生附加拉长（或压缩），引起的电阻相对变化
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
（2）箔式应变片 利用照相制版或光刻腐蚀的方法，将电阻箔材 在绝缘基底下制成各种图形而成。
主要优点是： ①制造技术能保证敏感栅尺寸正确、线条均匀，可 制成任意形状以适应不同的测量要求； ②敏感栅界面为矩形，表面积对截面积之比远比圆 断面的大，故粘合面积大； ③敏感栅薄而宽，粘结情况好，传递试件应变性能 好； 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敏感栅弯头横向效应可忽略，蠕变、机械滞后较 小，疲劳寿命高 。
第一节 电阻应变片 半导体应变片灵敏度
S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。
(1十2μ)ε项是由电阻丝几何尺寸改变所引起的。对于同一电 阻材料，1十2μ是常数。λEε项是由电阻丝的电阻率随应变 的改变而引起的。对于金属电阻丝来说，λE是很小的，可忽 略。上式可简化为：
dR (1 2 ) R
上式表明了电阻相对变化率与应变成正比
第一节 电阻应变片
电阻应变片的应变系数或灵敏度。
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。
电桥补偿法 优点：简单、方便，在常温下补偿效果较好， 缺点：在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工 作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影 响补偿效果。
第二节 应变片的主要特性
② 应变片的自补偿法
粘贴在被测部位上的是一种特殊应变片，当温度变 化时，产生的附加应变为零或相互抵消，这种应变片称为 温度自补偿应变片。利用这种应变片来实现温度补偿的方 法称为应变片自补偿法。
b
l
注意：R和 k 都是标称值
16
电阻应变片的种类、材料和参数 1. 电阻应变片的种类 电阻应变片的种类繁多，分类方法各异，如可 分为：
半导体应变片 （1）丝式应变片 ①回线式应变片
丝式应变片
箔式应变片 薄膜应变片
将电阻丝绕制成敏感栅粘贴在各种绝缘基层上 而制成的，是一种常用的应变片。 ②短接式应变片 敏感栅平行安放，两端用直径比栅丝直径大5～ 10倍的镀银丝短接而构成。优点：克服了回线式应 变片的横向效应。 缺点：由于焊点多，在冲击、振动试验条件下， 易在焊接点处出现疲劳破坏。
电阻应变计工作原理
F l l
F
应变片感受到的应变
F
F
第一节 电阻应变片 R＝ρl／A 当每一可变因素分别有一增量 dl 、 dA和 dρ 时，所 引起的电阻增量为:
R R R dR dl dA d l A
式中：A=πr2，r为电阻丝半径，
l l dR 2 dl 2 3 dr 2 d r r r dl 2dr d R l r
' 1 '' 1 '' 1
R0 2 KR P K P R0 2R
R0 / R0 ˆ P K
P P EA
第二节 应变片的主要特性
温度补偿
单丝自补偿法 自补偿法 温度补偿
组合式自补偿法
线路补偿法〔电桥补偿法、热敏电阻 〕
第二节 应变片的主要特性
① 电桥补偿法
R1 +⊿R
R1 Usr R3 R4 (a) R2 R1 R2
Rb -⊿R
Usc
R1＋⊿R
Rb－⊿R U0
R3
(b)
R4
U
被测试件
补偿块
第二节 应变片的主要特性
第一节 电阻应变片
金属箔式应变片则是用栅状金属箔片代替栅状金属丝。金属 箔栅系用光刻技术制造，适于大批量生产。其线条均匀，尺 寸准确，阻值一致性好。箔片厚约1—10μm，散热好，粘结 情况好，传递试件应变性能好。因此目前使用的多系金属箔 式应变片。
电阻应变计(片)
（1）直径为0.003mm~0.01mm的合金丝绕成栅状制成的 丝绕式电阻应变计； （2）箔材经光刻腐蚀工艺制成的栅状箔式电阻应变计。
R1
R2
2 K 2 ( g 2 ) R2t / R2 R1 R2 R1t / R1 1 K1 ( g 1 )