第四章结构实验结构的应力应变测试共139页文档
应力应变测量 PPT课件
第一节 电阻应变片
(4)半导体应变片
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外 力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。
从半导体物理可知，半导体在压力、 温度及光辐射作用下，能使其电阻率ρ 发生很大变化。实现温度来自偿的条件为tt
K0
(g
s )t
0
当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏感栅材料， 使下式成立
K0(g s )
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
1、弯矩M的测量 测弯矩的贴片与接桥如右图所示，R1=R2=R，电阻增量△R0：
R0 R1 R2 KR1( P M ) KR2 ( P M ) 2KR M
相对电阻的增量为：
R0 R0
2KR M
R
2K M
仪器的应变读数为：
ˆ
R0 / R0 Kˆ
2 M
M
EW M
EW
ˆM
2
(取Kˆ K )
BK-2S称重传感器
产品详细介绍 采用国际流行的双梁式或剪切S梁结构，拉 、压输出对称性好、 测量精度高、结构紧凑，安装方便，广泛用 于机电结合秤、料斗秤、包装秤等各种测力 、称重系统中 供桥电压 12VDC 输入阻抗 380±20Ω 输出阻抗 350±10Ω 绝缘电阻 ≥2000MΩ 工作温度 -10~+50℃
dR (1 2)
R
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。
应力应变实验报告
应力应变实验报告应力应变实验报告引言应力应变实验是材料力学实验中的基础实验之一，通过在材料上施加外力，观察材料的应变情况，可以了解材料的力学性质。
本报告旨在详细描述应力应变实验的设计、操作和结果，并对实验结果进行分析和讨论。
实验设计本次实验选取了不同材料的试样进行测试，包括金属、塑料和橡胶。
每个试样的尺寸和形状都有所不同，以便研究它们的应变特性。
实验使用了一台万能材料试验机，该机器可以施加不同的载荷并测量试样的应变。
实验操作首先，我们准备了各种试样，包括金属棒、塑料片和橡胶块。
然后，将试样固定在试验机上，确保其在施加载荷时不会移动。
接下来，我们逐渐增加载荷，同时记录试样的应变情况。
当载荷达到一定值时，我们停止施加载荷，并记录试样的最大应变值。
实验结果通过实验，我们获得了每个试样在不同载荷下的应变数据。
将这些数据绘制成应力-应变曲线，可以更直观地观察材料的力学性质。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 金属材料的应力-应变曲线呈线性关系，即应变随应力的增加而线性增加。
这表明金属材料具有较高的弹性模量和强度。
2. 塑料材料的应力-应变曲线呈非线性关系，即应变随应力的增加而非线性增加。
这表明塑料材料具有较低的弹性模量和强度，但具有较好的延展性。
3. 橡胶材料的应力-应变曲线呈现出较大的应变量和较低的应力值。
这表明橡胶材料具有很高的延展性和可塑性，但缺乏强度。
讨论与分析通过对实验结果的分析，我们可以进一步了解材料的力学性质和应用范围。
金属材料由于其较高的强度和刚性，常用于制造机械零件和结构部件。
塑料材料由于其良好的延展性和可塑性，常用于制造日常用品和包装材料。
橡胶材料由于其较高的延展性和可塑性，常用于制造密封件和弹性元件。
此外，实验中还发现了一些有趣的现象。
例如，金属材料在一定应力下会发生塑性变形，即应变会持续增加而不会恢复原状。
而塑料和橡胶材料在一定应力下会发生弹性变形，即应变会随着应力的消失而恢复原状。
应变应力的测量
二、应变片的布置和接桥方法应变片的布置和电桥连接应根据测量的目的、对载荷分布的估计而定。
在测量复合载荷作用下的应变时，还应利用应变片的布置和接桥方法来消除相互影响的因素。
表8-2列举了轴向拉伸（压缩）载荷下应变测量时应变片的布置和接桥方法。
从表中清楚看到不同的布置和接桥方法对灵敏度、温度补偿情况和消除弯矩影响是不同的。
一般应优先选用输出信号大、能实现温度补偿、粘贴方便和便于分析的方案。
2014-1-20第八章应变、应力和转矩的测量3表中符号说明：S g-应变片的灵敏度；u0-供桥电压；ν-被测件的泊松比；εi -应变仪测读的应变值，即指示应变；ε-所要测量的机械应变值。
2014-1-20第八章应变、应力和转矩的测量42014-1-20第八章 应变、应力和转矩的测量5表中符号说明：S g -应变片的灵敏度；u 0-供桥电压；ν-被测件的泊桑比； εi -应交仪测读的应变值，即指示应变； ε-所要测量的机械应变值。
2014-1-20第八章 应变、应力和转矩的测量6表中符号说明：S g -应变片的灵敏度；u 0-供桥电压；ν-被测件的泊桑比； εi -应交仪测读的应变值，即指示应变； ε-所要测量的机械应变值。
2014-1-20第八章 应变、应力和转矩的测量8（二）主应力方向未知一般采取贴应变花的办法来进行测量。
对于平面应力状态，如能测出某点三个方向的应变。
ε1 、 ε2和ε3 ，就可以计算该点主应力的大小和方向。
应变花（见图3-8c ）是由三个（或多个）互相之间按一定角度关系排列的应变片所组成的，用它可以测量某点三个方向的应变，然后按已知公式可求出主应力的大小和方向。
图8-2列举了几种常用的应变花构造原理图，其主应力计算公式都有现成公式可查。
现在市场上已有多种图案复杂的应变花供应.四、提高应变测量精确度的措施在使用电阻应变片测量应变时，应尽可能消除各种误差，以提高测试精确度。
一般可采用下列措施：l）选择合适的仪器并进行准确的定度。
《应力应变分析》课件
高分子材料
在高分子材料的制备、加工和使用过程中，应力应变分析有助于了解高
分子材料的力学性能和变化规律，优化高分子材料的应用。
03
复合材料
复合材料的性能取决于其组成材料的性能以及它们的组合方式，通过应
力应变分析可以深入了解复合材料的力学行为，为复合材料的优化设计
提供依据。
在机械工程中的应用
01
机械零件设计
实际应用展望
探讨如何将应力应变分析的理论 应用到实际问题中，如结构优化 设计，材料性能评估等。
持续学习计划
制定未来继续深入学习应力应变 分析的计划，如阅读相关文献， 参加学术交流等。
THANKS
谢谢
应力和应变的测量技术
应力的测量技术
机械式测量法
通过测量物体的形变量来计算应力，常用的仪器有杠杆式和弹性 式传感器。
光学式测量法
利用光学原理，通过观察物体的形变来计算应力，如光弹效应和 干涉法。
压电式测量法
利用压电材料的压电效应，将应力转换为电信号进行测量。
应变的测量技术
电阻应变片法
利用金属丝电阻随形变而变化的特性，将应变转换为 电阻变化进行测量。
有限元法适用于各种形状和边界条件的物体，特别是复杂形状和不规则形状的物体。
有限元法具有通用性强、精度较高、计算效率高等优点，是目前工程领域应用最广泛的应力分析方法。
实验法
01
实验法是通过实验手段测量物体的应力应变状态的方
法。
02
实验法通常需要使用各种传感器和测试设备对物体进
行实际加载和测量，以获得真实的应力应变数据。
在航空航天中的应用
飞行器设计
飞行器在飞行过程中会受到各种复杂载荷的作用，通过应力应变分析可以预测 飞行器在不同飞行状态下的应力分布和变形情况，为飞行器的优化设计提供依 据。
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。
应力应变测量PPT课件
Ⅳ
66.6 59.7 -55.4 -55.0 26.6 23.2 -49.5 -47.7
/ -1.3 -0.5 -1.2 -48.2 -34.4 81.6 89.5 155.2 136.2 48.4 48.5 -22.9 -20.8 -60.8 -64.8 10.2 3.9
Ⅴ
-8.5 -7.7 -2.8 -2.9 -10.6 -10.0 -3.8 -1.2 -1.3 -1.1 -33.1 -32.8 71.7 70.8 -9.4 -7.8 -15.2 -15.8 -6.7 -8.4 3.8 3.7 -18.3 -19.5 4.0 14.3
扭（转）矩作用下，正应力分布如图7-10所示
第14页/共29页
其测点1，2，3，4的正应力分别为：
然3后根4、据
测
量
得
到
的
1
N
，求1 得 2获 得3
4
2 、 断 面4 内
力
：
My
1 2
3
4
4
Mz
1
2
3
4
4
1
2
3
4
4
第15页/共29页
（3）结论： 断面角点处没有剪应力存在，属单向应力状态，该 正应
仅有较大的正应力，而且 有 较 M大y 2的 3剪 2应力。 四、应力合成与强度校核（略讲） 通常用第四强度理论进行校核
第19页/共29页
§7-4 起重机金属结构应力测量
一、金属结构应力测量的任务 应力、应变测量应用任务：（测量目的和任务） 1．校核性测量：验证结构强度（刚度）是否满足理
论计算要求。例如，新产品鉴定性检测。 2．改进性测量（节约化）：产品改进，确定安全储
应力应变试验
数据结果
3.50E+03 3.00E+03 2.50E+03 系列1 系列2 2.00E+03 测点1 y = 74.791x + 32.73 1.50E+03 测点3 y = 65.689x + 17.633 1.00E+03 系列3 系列4 系列5 系列6 系列7 测点1 测点3 测点10 5.00E+02 测点11 y = -1.5041x + 1.1184 0.00E+00 -5.00E+00 0.00E+00 5.00E+00 1.00E+01 1.50E+01 2.00E+01 2.50E+01 3.00E+01 3.50E+01 4.00E+01 4.50E+01 测点10 y = -3.9595x + 2.0857 -5.00E+02 测点11
应力、应变电阻测试原理
应变片的结构
应力、应变电阻测量原理
电阻应变片的结构与工作原理
应力、应变电阻测量实验步骤
• • • • • 打磨 应变片的粘贴 接线连接采集系统 调平衡 测量
应力、应变电阻测量实验步骤
• 电阻应变片的信号调理电路
应力、应变电阻测量实验步骤
• 用动态应变仪调平衡 • 力的加载
应力、应变测试方法
应力测试系统
应变片
桥盒 动态应变 仪 采集仪
电脑
应变片-------电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体 材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化。 即 将应变转化成电信号。 电桥盒-------将电阻微小的变化进行处理的测量电路 应变仪------- 用于将电桥的输出信号进行放大的高增益放大器。应变仪还有阻抗变换的 应变测试方法
梁应力应变测量.doc
梁应力应变测量一、实验目的1、了解电阻应变片的结构及种类；2、掌握电阻应变片的粘贴技巧；3、掌握利用电阻应变片测量应力应变的原理；4、掌握动态测试分析系统的使用及半桥、全桥的接法；二、实验内容进行悬臂梁的应变测量三、实验原理1、电阻应变片的测量技术将应变片固定在被测构件上，当构件变形时，电阻应变片的电阻值发生相应的变化。
通过电阻应变测量装置（简称应变仪）可将电阻应变片中的电阻值的变化测定出来，换算成应变或输出与应变呈正比的模拟电信号（电压或电流），用记录仪记录下来，也可用计算机按预定的要求进行数据处理，得到所需要的应力或应变值。
2、电阻应变式传感器电阻应变式传感器可测量应变、力、位移、加速度、扭矩等参数。
具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。
电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片和半导体应变片两类。
常用的金属电阻应变片有丝式和箔式两种。
它由敏感元件、引出线、基底、覆盖层组成，用粘贴剂粘贴在一起，如图所示。
图1 电阻应变片结构图2 电桥3、应变片的测量电路在使用应变片测量应变时，必须有适当的方法检测其阻值的微小变化。
为此，一般是把应变片接入某种电路，让它的电阻变化对电路进行某种控制，使电路输出一个能模拟这个电阻变化的电信号，之后，只要对这个电信号进行相应的处理（滤波、放大、调制解调等）就行了。
常规电阻应变测量使用的应变仪，它的输入回路叫做应变电桥①应变电桥：以应变片作为其构成部分的电桥。
② 应变电桥的作用：能把应变片阻值的微小变化转换成输出电压的变化。
U))((U 432142310⋅++-=R R R R R R R R常用电桥连接方法有三种：（1）单臂半桥接法： R1作为应变片 （2）半桥接法：R1、R2作为应变片（3）全桥接法： R1、R2、R3、R4均为应变片电桥的和差特性：电桥的输出电压与电阻（或应变）变化的符号有关。
即相邻臂电阻或应变变化，同号相减，异号相加；而相对臂则相反，同号相加，异号相减。
实验四材料应力与应变测试实验
变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表 示：
式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m）
S——导体的截面积（cm2）
L——导体的长度（m）
我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积
0.6
纵向
横向
表三：理论值
六、综合比较
将模拟得到的结果与具体实验得到的结果相，以及理论解汇总后填入下表：
压力（MPa） 0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
实验值
纵向
横向
模拟值
纵向
横向
理论值
纵向
横向
比较上表的汇总结果，分析三种方法得到数值的异同。
网格划分完毕后，对固定约束进行设置，随后进行受力面和压力大小的设定， 按照试验数据对压力进行设置完毕后即进行模拟，依次按照试验中使用的各种压 力进行模拟，模拟结果的数据如表 3-1 所示。
表 3-1 模拟结果
Fig.3-1 The result of simulation
压力（MPa） 0.2
0.3
图 3-8 网格工具对话框 Fig.3-9 MeshToll box
图 3-9 网格设定对话框 Fig.3-9 Grid hypothesis dialog box
因为易拉罐侧壁厚度为 0.11mm，所以为保证有 3 层单元格要设置单元格的 尺为 0.04mm。网格划分完毕，划分状况如图所示。
图 3-10 局部网格放大图 Fig.3-10 Partial grid enlarged drawing
DAQ 软件采集分析试验数据
结构静力实验中应力应变的测试方法
结构静力实验中应力应变的测试方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!结构静力实验中应力应变的测试方法在结构静力实验中，测量应力和应变是至关重要的步骤。
挠度、应力、应变的几种测试方法 ppt课件
ppt课件
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6、GPS挠度测量
鉴于人造卫星定位系统(Global Positioning System or GPS)具有高效、 快速、全天候、全自动等优点，因此可以引进GPS进行桥梁的挠度测量。 同时直接测量桥梁的独立三维实时位移，增强对桥梁结构健康监测的可 靠度。目前，GPS测量主要有3种模式:静态、准动态和动态，各种测量 模式的观测时间和测量精度有明显的差异。在通常情况下，静态测量的 精度最高，一般可达毫米级的精度，但其观测时间一般要1h以上。准动 态和动态测最的精度一般较低，大量的实测资料表明，在观测条件较好
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5、全站仪法挠度测量
原理：利用全站仪内置的三角高程测量程序，直接观测测站点
和目标点之间的高差，由于测站点保持不动，则加载前后的两 次高差之差即为目标点的挠度变化量。
优缺点：全站仪法具有准备工作简单，操作方便的优点，不
受纵坡大小的影响，测程也比水准仪法测量要远。因此，全 站仪法比较适合一些挠度变形量较大的大桥或特殊大桥的挠 度测量。但受自然条件限制较大。全自动全站仪测量的方法 在上海卢浦大桥和江阴长江大桥等的监测系统中使用过。 。
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4
三、挠度测试方法
1、百分表法
2、倾角仪测量挠度法
3、连通管液位式挠度测量法 4、光电成像挠度测量方法
5、全站仪挠度测量法
6、GPS挠度测量法
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5
1、百分表法
百分表：一种精度较高的比较量具, 它只能测出相 对数值,不能测出绝对数值, 主要用于测量形状和位 置误差, 测量精度为0. 01 mm。 原理：被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮 传动放大,变为指针在刻度盘上的转动,从而读出被测 尺寸的大小。 优缺点:该法安装与使用方便, 读数可靠, 不受环境影 响。但该法需要搭设工作支架和观测脚手架, 而且观 测人员多, 不能自动记录,观测读数费时, 仅适用于桥 下可搭设支架的桥梁工程，不适合应用于大跨度缆 索桥梁挠度测量中。
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
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。
第四章结构实验结构的应力应变测试
南京工程学院
2011.11.01
第四章 结构试验数据采集系统重点（习题）
1、绘出应变计1/4桥（另贴温度补偿片）和半桥的桥路连接图，分析半桥 和1/4桥两种桥路连接方式应变仪输出应变的特点。 2、某矩形截面钢筋混凝土简支梁，截面150mm*300mm，长2000mm， 支座间净距1800mm，采用均布加载，应变计温度补偿为工作片互补方式， 设计完成试验内容：（1）测试梁纯弯矩引起的最大应变，绘出测点布设 简图；（2）绘出应变计桥路连接图，计算测量应变值（ε测 ）与梁实际 应变值（ε实)之间的数量关系。 3 、在碳纤维布加固钢筋混凝土简支梁受弯承载力的实验研究中，若梁长 为2.6m，截面为150*300mm，支座净距2.4m，试验研究内容（1）加固 后，梁受弯承载力的变化特点；（2）加固后，梁的挠度、裂缝开展及破 坏特点，请回答以下问题： （1）绘出简支梁三分点加载试验装置的简图，简要说明各仪器的测量内 容； （2）绘出30kN和50kN作用时，梁跨中截面应变沿梁高的分布特征（最 大应变为0.0008） 4、加载制度 概念
电涡流式-探头
电测法——电涡流式-前置器
电测法——电涡流式-应用
探头安装---非接触
混凝土试件收缩实验
电涡流式-应用
数据实时监测
IMP电压信号采集板
电测法——钢弦式传感器
电测法：利用电的某些特性如电阻、电流、电压、频率等的变化与结构应变之间 的转换关系来测定结构的应变。 主要有钢振弦式与电阻式
电蜗流式传感器—非接触式
电测法——电涡流式
组成
探头、延伸电缆、前置器、被测体
特点
非接触式、静态、动态、高线性、高分辩率
原理
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产 生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一 磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感 应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部 线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位 得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几 何形状、几何尺寸、电流频率、探头头部线圈到金属导体表面的距离等参数有 关。
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。
静态应力应变测量PPT课件
• 三、贴片、布线、防护和线路检查。 • 四、应变仪调试和加载测量。（如果条件容许，
应加、卸载1~3次后再进行正式测量，测量试验也应重 复2~3次。保证记录数据的可靠性。）
• 五、分析测量数据及完成试验报告。
三、应变片栅长的选择
应变片是以其栅长范围内的平均应变来代替这一长度内中点
所以应变测 量误差为:
' 1 22[c2 o(s)co2s] (12)si2 n ()si n
单向应力状态：
应变计沿主应力方向粘贴，＝0，2＝－1， 则1－2＝（1＋）1有：＝（1＋）1sin2 相对误差e 为： e=/1=(1+)sin2 ＝0.3 , 5 , e1%
当＝45o时 有：
(60
1
2
0)
0 60 120
3
max 2
(0
0
60
3
1 2 0)2
(60
1 2 0)2
3
主应力为
21
E{0
60
3(1
120 )
1
1
(0
0
60
3
120
)2
(60
120
3
)2
}
1 2
tg1
0
1 3
(60
120
)
0 60 120
3
max
E
(1 )
(0
0
60
3
120
)2
(60
120
3
)2
• 三片直角45应变花主要适用于主方向大 致知道的情况，将互相垂直的两片沿估 计的方向粘贴
的应变，误差取决于栅长的大小和应变沿构件表面的变化率。
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。
应力应变测试方法综述
应力应变测试方法综述应力应变测试是一种广泛应用于材料科学、工程力学、生物学等领域的实验方法，用于研究材料的力学性能和变形行为。
本文旨在综述应力应变测试方法的发展历程、基本原理、实验步骤、结果分析以及未来发展趋势。
在材料选择方面，应力应变测试对材料的要求较高，通常需要具有均匀性、各向同性和足够的强度。
常用的材料包括金属、塑料、陶瓷、玻璃等。
随着科技的不断进步，新型材料如碳纤维复合材料、生物相容性材料等也逐渐被应用于应力应变测试中。
应力应变测试的基本原理是通过对材料施加应力，观察其产生的应变，进而计算材料的弹性模量、屈服强度等力学参数。
根据测试方法的不同，应力应变测试可分为电阻应变法、振荡应力法、声波应力测量法等。
电阻应变法是一种常见的应力应变测试方法，其原理是利用应变片感知材料表面的应变，并将其转换为电阻的变化进行测量。
振荡应力法则是通过激振器对材料进行激振，测量其振幅和相位差来计算材料的应力状态。
声波应力测量法则是利用声波在材料中传播的速度和幅度变化来推算材料的应力状态。
实验步骤因不同的测试方法而异，一般包括样品准备、仪器调试、实验操作、数据记录与分析等环节。
在实验过程中，需要注意样品的代表性、仪器的精度和稳定性以及实验条件的控制。
结果分析是应力应变测试的关键环节，需要对实验数据进行处理、分析和解释。
通常采用的方法包括统计分析、误差分析、数值模拟等。
通过这些方法，可以将实验数据转化为有用的工程信息，用于材料的优化设计、制造工艺的改进等方面。
在过去的几十年里，应力应变测试方法在材料科学、工程力学、生物学等领域得到了广泛应用，为许多科学研究和实际工程提供了重要的理论和实验支持。
然而，随着科学技术的发展，传统的应力应变测试方法也面临着一些挑战和问题，如测试精度、测试范围、测试速度等方面的限制。
因此，未来的应力应变测试方法可能会朝向以下几个方向发展：首先，随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，应力应变测试可能会更加智能化、自动化。
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加速度传感器
拉力传感器 振弦式拉力传感器
电涡流位移传感器
内埋式光纤温度传感器
光纤测力传感器 振弦式土压力传感器
概述
▪ 根据应力与应变之间的转换关系，通过 测结构或构件表面、内部应变来得到结 构或构件的应力状态。
▪ 钢材的拉伸试验中，在其屈服之前，其 应力—应变之间存在着线性关系
E
▪ 我们就可以通过测应变来测应力，而应 变测试方法比较简单，因为根据应变的 定义：
响。
电蜗流式传感器—非接触式
电测法——电涡流式
▪ 组成
探头、延伸电缆、前置器、被测体
▪ 特点
非接触式、静态、动态、高线性、高分辩率
▪ 原理
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产 生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一 磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感 应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部 线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位 得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几 何形状、几何尺寸、电流频率、探头头部线圈到金属导体表面的距离等参数有 关。
▪ 传感机构（千分表中的触杆） ▪ 转换机构（千分表中的大小齿轮及弹簧） ▪ 指示机构（千分表中的指针） ▪ 机体和保护部分
千分表
7
0 10
8
1 2 3
70 80 90
20 30 40
50 60
5
6
9
千分表构造图
10
1－短针齿轮；2－齿轮弹簧；3－长针；4－测针 5一测杆弹簧；6，7－齿轮；8一齿条；9一颈箍；10一顶头
机测法
▪ 机测法工作原理：将测区长度的变化通过千分表的 测杆传递给一组齿轮，通过齿轮将长度的变化进行 放大并改变方向，转换为指针在刻度盘上的转动并 指示出值，进而计算出应变值。
▪ 机测法特点：安装便捷，读数方便、准确度高、对 环境的适应性强即一般不受温湿度影响以及电磁场 的干扰、性能可靠，但灵敏度不高、需要人工测读、 速度慢、工作量大。
▪ 第四章 结构试验数据采集系统重点（习题）
1、绘出应变计1/4桥（另贴温度补偿片）和半桥的桥路连接图，分析半桥 和1/4桥两种桥路连接方式应变仪输出应变的特点。
2、某矩形截面钢筋混凝土简支梁，截面150mm*300mm，长2000mm， 支座间净距1800mm，采用均布加载，应变计温度补偿为工作片互补方式， 设计完成试验内容：（1）测试梁纯弯矩引起的最大应变，绘出测点布设 简图；（2）绘出应变计桥路连接图，计算测量应变值（ε测 ）与梁实际 应变值（ε实)之间的数量关系。 3 、在碳纤维布加固钢筋混凝土简支梁受弯承载力的实验研究中，若梁长 为2.6m，截面为150*300mm，支座净距2.4m，试验研究内容（1）加固 后，梁受弯承载力的变化特点；（2）加固后，梁的挠度、裂缝开展及破 坏特点，请回答以下问题： （1）绘出简支梁三分点加载试验装置的简图，简要说明各仪器的测量内 容； （2）绘出30kN和50kN作用时，梁跨中截面应变沿梁高的分布特征（最 大应变为0.0008） 4、加载制度 概念
▪ 工作原理：
2n
▪ 式中：
——光纤光栅的中心波长
n ——纤芯的有效折射率 ——光栅周期。
光纤布拉格光栅传感器
▪ 结构应变势必导致光栅周期的变化——这为 采用光纤布拉格光栅制成光纤应变传感器提 供了最基本的物理特性。
▪ 同样温度变化也会引起光栅布拉格波长的变 化。
▪ 波长的变化与应变以及温度的变化可用下式 来表示：
概述
L
L
式中：
——应变
L——测区长度的变化量 L——测区的原始长度，称之为标距
概述
▪ 如在机测中，将L放大后测量；
▪ 在光测中，将L变化转换光波长的变化；
▪ 在电阻应变测试技术中，将 L转换为传感元件的 电阻并进一步转换为电压的变化等等。
概述
▪ 应变测试的主要方法： ——机测法 ——光测法 ——电测法
L
手持式应变仪构造原理
1－刚性的金属杆；2－插轴（尖形）；3－薄钢片； 4－千分表；5-千分表的测杆；6－刚性的金属杆
接触式应变计
1
2
3 4
接触式应变计测装置 1－ 金 属 夹 头 ； 2－ 顶 杆 ； 3－ 位 移 计 ； 4－ 试 件
千分表
▪ 构造：
千分表由测杆、齿轮、弹簧、指针和度盘等各种零 部件组合而形成四个机构：
测振传感器
光测法
▪ 定义： 利用光的某些特性如波长的变化与应变之间 的转换关系，通过光的波长的变化来实现对 应变的测量
▪ 传感器：光纤布拉格光栅传感器 （fiber optic Bragg grating strain sensor）
光纤布拉格光栅传感器
▪ 构造：光纤、布拉格光栅组成
4
机测法
▪ 定义： 利用机械式测试仪器来实现对应变的测量
▪ 主要仪器： ——杠杆引伸仪 ——手持式应变仪（常用） ——接触式应变计
机测法
▪ 定义： 利用机械式测试仪器来实现对应变的测量
▪ 主要仪器： ——杠杆引伸仪 ——手持式应变仪（常用） ——接触式应变计手持式变仪手持式应变仪1
4
3
2
5
6
光纤布拉格光栅传感器
▪ 式中：
B B
KKTT
B ——应变以及温度变化引起的波长变化 B ——光纤光栅不受应变及温度变化的中心波长
——待测应变
T ——为温度变化量 K ——光纤光栅应变传感灵敏度系数 KT ——光纤光栅温度传感灵敏度系数。
▪
可KT采T用相同温度环境下的光纤光栅进行温度补偿。
光纤布拉格光栅传感器
传感器主要内容：
▪ 概述
▪ 机测法(感受机构、转换机构、显示和附属装置)
▪ 电测法（把非电物理量变化转化成电量变化，
▪
感受部分、转换部分、传输和附属装置）
▪ 其他传感器：光纤、激光、红外线、超声波传感 器
一、钢振弦传感器
二、电阻应变式传感器
三、电涡流式传感器—非接触式
▪ 应变数据处理—应力应变转换关系
特点：
▪ 光纤传感器是90年代出现的一种用于观测应力、应变、温度以及内部裂缝、变 形等结构参数的新型传感器。
▪ 高精度 ▪ 高灵敏度 ▪ 远距离 ▪ 分布式 ▪ 耐久性 ▪ 光纤的小巧、柔软、不易拉断 ▪ 抗电磁干扰能力强 ▪ 集传感与传输于一体 ▪ 易于制作和埋入结构内部 ▪ 而且物理截面和力学强度小，在粘贴或嵌入到主体中不会对其性能和结构造成影
5
1
3
2 7
6
光栅基本构造示意图
1-输 入 信 号 ； 2-反 射 信 号 ； 3-传 输 信 号 ； 4-光 纤 线 芯 ； 5-紫 外 写 入 光 栅 ； 6-光 纤 包 层 ； 7-布 拉 格 光 栅 周 期
表面式光纤应变传感器
内埋式光纤应变传感器
表面式温度光纤传感器
内埋式光纤温度传感器
光纤布拉格光栅传感器