第四讲静动态应变测量
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载波振荡器 A 4 1
D
3
测量桥
2 C
B
读数桥
载波放大器检波滤波器
记录指示器
5. 数字应变仪
应变 信号 测量电桥 数字显示 放大器 A/D转换 检波器 滤波器
6. 应变测量系统及数据采集系统
二. 静态应变测量
1. 测量步骤：
1. 确定布片方案： (取决于测量目的及力学分析) 原则：在保证测量要求的前提下，布片越少越好， 方案越简单越好。
直角45应变花
60应变花
例：试导出三轴45应变花
90
45
的主应力计算公式。
0
解：由任意角的应变公式得：
x = 0 ， y = 90 ， 45 = (0+ 90) / 2 + xy / 2
xy = 2 45 - 0- 90
代入主应变公式求出1, 2 , 再代入(6.3)式可得:
精度分析、测试结论等)。
2. 贴片方位和应力应变换算：
测点贴片数目和方位，由该点应力状态来确定。 1. 单向应力状态： 沿应力方向贴单轴应变计，由 = E 求应力。 2. 主方向已知的二向应力状态：
沿主方向贴双轴应变计，测得主应变1、 2 后， 由广义胡克定律求主应力：
1 = E ( 1+ 2 ) / ( 1- 2 )
1,2=E[(0+90)/(1-)(0-90)2+(245-0-90)2/(1+)]/2
思考：试导出右图所示三轴应变花
45
的主应力计算公式。
0 - 45
三.Leabharlann Baidu动态应变测量
1. 动态应变及频谱
动态应变产生的原因：动载荷或构件运动。
动态应变可分为：确定性和非确定性两类。
1. 周期性动态应变:
通常：测应力分布，沿某方向或截面连续布片。
测应力集中，应局部密集连续布片。 校核强度，则选若干个危险点布片。 2. 选择应变片和测量仪器： a.由测量要求和环境选应变片:尺寸,材料,梯度,精度.
b.由精度要求和测点数及速度选仪器.
三荣7V07
3. 贴片、布线、防护及检查。 4. 加载测量。 5. 分析处理数据, 撰写报告(原始数据、处理结果、
第四讲 应变测量技术
一. 电阻应变仪
1. 静态应变仪 早期的YJ-5 , 数字式YJ-25,26,29 2. 静动态应变仪 早期的YJD-1 , 数字式YJD-27 3. 动态应变仪 国产YD-21,28 , 适用频率1000-5000Hz以下 国外超动态应变仪频响可达 200 kHz
4. 应变仪工作原理
接管 主壳
972 600 1555
A B A B
二片90应变花 二片90应变花 三片45应变花 接管 主壳
3. 动态应变测量系统
0 ~ 80 Hz
笔式记录仪
0 ~ 5 kHz
应变计
动态应变仪
光线示波器
0 ~ 10 kHz
磁带记录仪
测点动态应变记录在纸或磁带上，其电压信号 波形高度代表应变大小，须由标定来确定。
对低频：静标定 对高频：动标定
四. 工程实例分析
高压蒸汽过热器
内压：8 MPa 温度：350 C 按美国ASME设计规范设计，我国自行研制。 开孔率：D孔/D壳= 0.64 0.5 超规范设计 分析讨论布片和测试方案
0
0 t
0
0 f
0
1
t
1
0 f1 t
静应变及频谱
周期性动应变及频谱
复杂周期性动应变可表示为:
(t) = 0 + n cos ( 2nf1t + n )
n = 1,2,3
0
0
1
2
2f1
3
3f1
4
4f1
5
5f1
6
6f1 f
f1
复杂周期性应变的频谱
2 = E ( 2+ 1 ) / ( 1- 2 )
(6.3a)
(6.3b)
3. 主方向未知的二向应力状态：
一测点应变有三个未知数: x ,y ,xy , 须沿三个方
向贴三轴应变计,得三个方程,解出x ,y ,xy , 再求
主应变1 ,2和主方向,再求主应力1, 2和主方向。 为简化计算和便于制造，三轴取特殊角：
随机动应变：
0
t
2. 应变计的动态响应
测动态应变，要考虑应变计动态响应及误差。 许用极限工作频率： [ f ] = v 6 [e] / ( l ) 式中: v 是应变波传播速度 , [e] 是许用相对误差 ,
l 是应变计栅丝长度。
例: 应变波在钢材中的传播速度 v = 5000 m/s , 应 变计栅长l = 5 mm ,许用相对误差[e]= 0.5% 代入上式可求得 : [ f ] 55 kHz
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测量桥
2 C
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读数桥
载波放大器检波滤波器
记录指示器
5. 数字应变仪
应变 信号 测量电桥 数字显示 放大器 A/D转换 检波器 滤波器
6. 应变测量系统及数据采集系统
二. 静态应变测量
1. 测量步骤：
1. 确定布片方案： (取决于测量目的及力学分析) 原则：在保证测量要求的前提下，布片越少越好， 方案越简单越好。
直角45应变花
60应变花
例：试导出三轴45应变花
90
45
的主应力计算公式。
0
解：由任意角的应变公式得：
x = 0 ， y = 90 ， 45 = (0+ 90) / 2 + xy / 2
xy = 2 45 - 0- 90
代入主应变公式求出1, 2 , 再代入(6.3)式可得:
精度分析、测试结论等)。
2. 贴片方位和应力应变换算：
测点贴片数目和方位，由该点应力状态来确定。 1. 单向应力状态： 沿应力方向贴单轴应变计，由 = E 求应力。 2. 主方向已知的二向应力状态：
沿主方向贴双轴应变计，测得主应变1、 2 后， 由广义胡克定律求主应力：
1 = E ( 1+ 2 ) / ( 1- 2 )
1,2=E[(0+90)/(1-)(0-90)2+(245-0-90)2/(1+)]/2
思考：试导出右图所示三轴应变花
45
的主应力计算公式。
0 - 45
三.Leabharlann Baidu动态应变测量
1. 动态应变及频谱
动态应变产生的原因：动载荷或构件运动。
动态应变可分为：确定性和非确定性两类。
1. 周期性动态应变:
通常：测应力分布，沿某方向或截面连续布片。
测应力集中，应局部密集连续布片。 校核强度，则选若干个危险点布片。 2. 选择应变片和测量仪器： a.由测量要求和环境选应变片:尺寸,材料,梯度,精度.
b.由精度要求和测点数及速度选仪器.
三荣7V07
3. 贴片、布线、防护及检查。 4. 加载测量。 5. 分析处理数据, 撰写报告(原始数据、处理结果、
第四讲 应变测量技术
一. 电阻应变仪
1. 静态应变仪 早期的YJ-5 , 数字式YJ-25,26,29 2. 静动态应变仪 早期的YJD-1 , 数字式YJD-27 3. 动态应变仪 国产YD-21,28 , 适用频率1000-5000Hz以下 国外超动态应变仪频响可达 200 kHz
4. 应变仪工作原理
接管 主壳
972 600 1555
A B A B
二片90应变花 二片90应变花 三片45应变花 接管 主壳
3. 动态应变测量系统
0 ~ 80 Hz
笔式记录仪
0 ~ 5 kHz
应变计
动态应变仪
光线示波器
0 ~ 10 kHz
磁带记录仪
测点动态应变记录在纸或磁带上，其电压信号 波形高度代表应变大小，须由标定来确定。
对低频：静标定 对高频：动标定
四. 工程实例分析
高压蒸汽过热器
内压：8 MPa 温度：350 C 按美国ASME设计规范设计，我国自行研制。 开孔率：D孔/D壳= 0.64 0.5 超规范设计 分析讨论布片和测试方案
0
0 t
0
0 f
0
1
t
1
0 f1 t
静应变及频谱
周期性动应变及频谱
复杂周期性动应变可表示为:
(t) = 0 + n cos ( 2nf1t + n )
n = 1,2,3
0
0
1
2
2f1
3
3f1
4
4f1
5
5f1
6
6f1 f
f1
复杂周期性应变的频谱
2 = E ( 2+ 1 ) / ( 1- 2 )
(6.3a)
(6.3b)
3. 主方向未知的二向应力状态：
一测点应变有三个未知数: x ,y ,xy , 须沿三个方
向贴三轴应变计,得三个方程,解出x ,y ,xy , 再求
主应变1 ,2和主方向,再求主应力1, 2和主方向。 为简化计算和便于制造，三轴取特殊角：
随机动应变：
0
t
2. 应变计的动态响应
测动态应变，要考虑应变计动态响应及误差。 许用极限工作频率： [ f ] = v 6 [e] / ( l ) 式中: v 是应变波传播速度 , [e] 是许用相对误差 ,
l 是应变计栅丝长度。
例: 应变波在钢材中的传播速度 v = 5000 m/s , 应 变计栅长l = 5 mm ,许用相对误差[e]= 0.5% 代入上式可求得 : [ f ] 55 kHz