电测法的基本原理

工程力学实验指导书提高部分实验分析

南京航空航天大学金城学院

目录

一、动应力测定试验

二、叠梁应力、应变测定实验

三、复合梁应力、应变测定实验

四、压杆稳定实验

五、大柔度稳定性实验

六、弯曲疲劳试验（示范）

一、 动应力测定实验

（一） 实验目的

1、 了解测量动应变的测量方法，测定简支梁的动应力。

2、 掌握动态应变仪的基本原理与使用方法；

（二） 实验设备

1、 弯扭组合实验装置WNG-1；

2、 DH —5922 动态应变测试仪；

（三） 原理及方法

结构在承受动载作用或强迫振动时，结构上各点的应变随时间改变而变化，相应的，各点的应力也随时间改变而改变。这种应变成为动应变，相应的应力称为动应力。为了测量动应力d σ，通常测出动应变d ε然后通过d d E εσ⋅=得出动应力。

在电阻应变测量中，动态应变测量与静态应变测量不同。静态应变不随时间变化，可以直接读取或将数据打印出来。而动态应变随时间改变而发生变化，必须通过记录仪器进行实时记录或存储，然后进行信号处理。动态应变不但要测量其应变幅值，还要测量其随时间的变化规律，或者测量其变化频率。不失真地记录动态应变是保证测量精度的基础。在电阻应变测量技术中，动态应变与静态应变的测量原理是基本相同的，只是测量系统有差异。由于被测应变的频率不同，各种动态应变记录仪器的频率适用范围都有限制，因此应根据动应变频率范围选择合适的仪器，除此之外还需考虑仪器之间的阻抗匹配以及数据处理方式。目前，在一般的动态应变测量中，光线示波器和磁带记录仪正逐渐被与计算机相联系的动态应变测试系统所代替。

本试验采用DH5922动态应变测试仪，其试验装置示意图如图6.1所示。它是由加载装置、动态应变测试系统以及计算机三部分组成。其中加载装置为一个简支梁中间安装一个带有偏心质量块的可调速小马达，在梁靠近中心位置上下表面上粘贴应变片，组成半桥测量桥路。当启动马达时，由于偏心质量块的旋转所产生的离心力作用，使简支梁发生振动，在梁的垂直方向上产生了一个按正弦规律变化的周期性动载荷。逐渐提高马达的转速，当马达的转速接近梁的固有频率时，简支梁产生共振，此时梁及梁上测点将产生最大的振幅和动应变。动态应变测试系统会记录随时间变化的应变值，从而可以得到应变的幅值及其变化规律，并根据应力和应变的关系计算出动应力。

图6.1 动态应变测量装置示意图

（四） 试验步骤

1、 准备工作，检查计算机与动态应变仪，将动态应变仪的输出端口接入计算机，并记录简支梁的弹性模量E ；

2、 将靠近中心位置上、下表面的应变片按半桥接法接入动态应变仪的输入插座；

3、 启动计算机和“DH —5922 动态应变测试系统”，根据桥路方式合理设置桥路参数

及满度值的截止频率，选择合适的坐标单位，然后进行平衡清零；

4、 根据信号频率设置合适的采样速率，采样速率越高，测量精度越高，但所占用的空

间越大。设置采样频率为500Hz ，设置采样方式为连续记录；

5、 启动马达，待转速稳定后，在控制软件中启动采样，此时计算机中记录了动态应变

曲线。然后用调压器慢慢升压，调高马达转速，并记录相应电压的大概时间，直至梁产生共振；

6、 停止马达转动后，通过控制软件停止采样，保存好记录数据；

7、 数据处理。在记录曲线上读取最大最小应变值，按相应的公式计算最大动应力和应

变频率。

（五） 结果计算

根据试验记录的数据和曲线可以得到简支梁最大的应变值，由d d E εσ⋅=，可以得到最大的动应力值。

根据试验记录的曲线读出产生最大动态应变一个周期长度的时间T ，并按T

f 1=

计算应变频率f

二、叠梁应力、应变测定实验

一、实验目的

1、测定同种材料纯弯曲自由叠放时横截面上正应力；

2、由实验结果得出横截面上的正应力分布规律并与单体梁进行比较；

二、实验设备

1、WYS—1 材料力学实验台；

2、DH—3818 静态应变测试仪；

3、方形截面同材无粘接自由叠放梁。

三、梁的布片图

梁的尺寸、材料弹性模量E、贴片位置、应变片灵敏系数K和应变片电阻值R见下表和梁布片图

布片图

F/2共14枚应变片F/2h1=h2

四、实验方案

1、加载：载荷增量1000N，最大载荷5000N分五级等增量加载分别测量各点应变；

2、应变仪桥路：1 /4桥路接线。

五、实验报告要求

1、参照单体梁弯曲实验自行绘制原始数据表并如实记录原始数据；

2、实验要求学生按上述加载方案分别测出各测点应变，然后计算ΔF=1000N时，各测点的

增量应变Δεi，对于2、3、4、5、6、7测点应取前后应变的平均值，例

2

'' 2

'

2 2ε

εε

∆+

∆

=

∆，

3、计算ΔF＝1000N时，各测点的应力增量；

4、得出横截面上正应力分布规律并与单体梁进行比较。

三、复合梁应力、应变测定实验

一、实验目的

1、测定由两种不同材料组成的胶接叠梁正应力分布规律。

2、由实验结果探索胶接叠梁的弯曲正应力计算公式并和实验结果作比较。

二、实验设备

1、WYS—1 材料力学实验台；

2、DH—3818 静态应变测试仪；

3、方形截面异材粘接复合梁。

三、梁的布片图

梁的尺寸、材料弹性模量E、贴片位置、应变片灵敏系数K和应变片电阻值R见下表和梁布片图

参数表

布片图

F/2 F/2 h

1=h

2

四、实验方案

1、加载：载荷增量800N，最大载荷4000N分五级等增量加载分别测量各点应变；

2、应变仪桥路：1 /4桥路接线。

五、实验报告要求

1、参照单体梁弯曲实验自行绘制原始数据表并如实记录原始数据；

2、按上述加载方案分别测出各测点应变，然后计算ΔF=800N时，各测点的增量应变Δεi，