电阻应变片的黏贴与非金属拉伸试验

一、实验目的
1.了解电阻应变片的结构、规格、用途等。

2.学会设计布片方案。

3.掌握选片、打磨、粘贴、接线、固定、防护等操作工艺和技术。

4、掌握静态应变测试仪的使用方法 二、实验设备及器材 1.微机电子万能试验机 2.静态应变测试仪
3.试件、应变片、镊子、丙酮、药棉、502胶水、玻璃纸、铅笔等。

4.游标卡尺和钢尺 三、实验原理
1、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。

应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。

电阻应变片有多种形式，常用的有丝绕式和箔式应变片，本实验采用箔式应变片，将应变片用特殊的胶水黏贴在需要测量变形的构件上，由于黏贴非常牢固，且应变片基底很薄，因而可以认为应变片与构件上该点处产生相同的应变。

应变片中的敏感栅在伸长和缩短，其电阻值R 改变
为R+ΔR ，从而将构件上测点处的应变转化为电阻值的变化。

要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。

为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有惠斯通电桥的专用应变测量仪。

2、泊松比是材料横向应变与纵向应变的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。

εεμ'
=
式中：为横向线应变'
ε 为纵向线应变ε
利用静态应变测试仪，我们可以测定出试件发生变形时的横向线应变和纵向线应变，从而可以测量出试件的泊松比。

3、弹性模量E
金属材料载弹性范围内，正应力σ正比于正应变ε，此规律称为虎克定律，用公式表示如下：
εσ∙=E （1）
式中比例系数E 称为弹性模量。

为了测量弹性常数，在矩形截面的试件中央一侧沿纵向贴一组电阻应变片R 1和横向贴一组电阻应变片R 3，为了验证试件是轴向拉伸，在另一侧的试件中央沿纵向贴两个对称的电阻应变片R 2和R 4
图1：应变片布置图
测量载载荷作用下产生的应变值，则弹性模量常数可按下式计算： A
P
E ⋅∆∆=1ε (2) 这样即可测得弹性模量E 值。

4、剪切弹性模量G
剪切弹性模量是指承受剪切载荷材料的切线弹性模量或割线弹性模量，也就是剪切刚性模量和剪切弹性模量。

它跟弹性 模量和泊松比的关系为：
)
1(2μ+=
E
G
因此，只需知道弹性模量E 和泊松比μ之后就可得知试件的剪切弹性模量。

四、试验步骤
应变片的粘贴步骤
1.设计布片方案。

2.选片：首先检查应变片的外观，剔除敏感栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点的应变片，再用万能表测量应变片的电阻值，看应变片阻值是否符合要求。

3.打磨：选择的构件表面待测点需经45°打磨，打磨后表面应平整光滑，无锈点。

4.画线：被测点精确地用钢针画好十字交叉线以便定位。

5.清洗：用浸有丙酮的药棉清洗欲测部位表面，清除油垢灰尘，保持清洁干净。

6.粘贴：将选好的应变片背面均匀地涂上一层粘结剂，胶层厚度要适中，然后将应变片的十字线对试件欲测部位的十字交叉线，轻轻校正方向，然后盖上一张玻璃纸，用手指朝一个方向滚压应变片，挤出气泡和过量的胶水，保证胶层尽可能薄而均匀，再用同样的胶粘贴引线端子。

7.固定导线：将应变片的两根导线引出线焊在接线端子上，再将导线由接线端子引出。

8.检查：包括上观检查和变应片电阻及绝缘电阻的测量。

利用静态应变测试仪测定应变步骤：
1.测量试件的宽度和厚度，分别取三个地方量取三次。

并用万能表检查应变片电阻阻值
2.打开电子万能试验机和静态应变测试仪，在电子万能试验机上装夹试件
3.先做1/4桥试验，1通道连接横向应变片，2、3、4通道分别连接另外三个纵向的应变片，并做好记录。

4.连接好后，点击“应变仪平衡”，点击“运行”开始试验，到保载时刻点击“应变仪测量”，试验结束拍照记录试验数据。

5.按上述步骤完成1/2桥试验。

6.整理试验台，完成试验。

1/4桥接法1/2桥接法
五、数据处理
1.实验数据
试件尺寸
B （mm）16.40 16.48 16.44
δ（mm) 3.10 3.14 3.14
1/4桥应变仪数据
测量点力值1通道2通道3通道4通道396.62971 -1287 2901 3486 3539 448.07528 -1557 3415 4130 4297 498.05542 -1787 3878 4687 4949 548.53443 -2019 4348 5243 5602 598.04689 -2249 4833 5805 6256
1/2桥应变仪数据
测量点力值1通道
397.0974 105
449.01065 198
498.55429 275
548.53443 358
598.54576 444
2.数据处理
1/2桥与1/4桥试验数据对比
1/4桥1/2桥
3通道4通道4通道-3通道1通道
3486353953 105
41304297167 198
46874949262 275
5243 5602 359 358 5805 6256
451
444
3.数据处理
试件面积：24572.51314.314.310.3344.1648.1640.16mm A =++⨯++=
根据应变仪数据：1通道为试件的横向线应变，2、3、4通道为试件的纵向线应变，因为应变片贴歪了导致2、3通道数据较小，取4通道的数据进行计算。

361.05
62562249
56022019494917874297155735391287=-+-+-+-+-=μ
GPa
A
P
E 59.15/10)65451246.4965347901.5065298014.4975844557.51353962971.396(104572.5116
6
1=⨯++++⨯⨯=
⋅∆∆=
-εGPa GPa
E G 584.0)
361.01(259.1)1(2=+⨯=+=μ
六、实验心得与体会
1.通过本次试验，很好的掌握了应变片的黏贴步骤和静态应变测试仪的使用方法
2.由于对静态应变测试仪的惠思登电桥的原理不够了解，导致试验时出现不知道怎么接线，接线完做完试验有不知道怎么分析数据，导致第一次试验的失败。

在第二次试验中，发现2通道和3、4通道的数据差别很大，原因是因为应变片没能贴正，导致数据存在偏差，需要进一步提高应变片的粘结技术。