第五章 应力、应变测试演示课件
合集下载
第五章 应力状态和应变状态分析
2
2
2
2
CE CD
CA2 AD2
x
2
y
2
2 x
E点的横坐标和纵坐标分别等于α 面上的正应力和切应力。
OF OC CEcos(2α0 2 )
OC CEcos2α0cos2α CEsin2α0sin2α OC (CDcos2α0 )cos2α (CDsin2α0 )sin2α OC CAcos2α ADsin2α
x
y
2
x
y
2
c os 2
x sin 2
[80 40 80 40 cos80 (60) sin(80)]MPa
2
2
89.51MPa
x
y
2
sin 2
x
c os 2
[80 40 sin 80 (60) cos80]MPa 2
l+ -
Fab
l+ +
Bx FB
Fa l
第一节 应力状态概念
一、单元体应力状态及其表示法 构件受力后，构件内过某一点的各个截面上的应力情况 的集合称为一点处的应力状态，简称一点的应力状态。 单元体。假定：单元体各个面上的应力都是均匀分布的， 且两个平行面上的应力大小相等。
F
K
K
T
γ
TR
F
y
截面上的正应力和切应力。此圆称为应力圆，也称为莫尔圆。
应力圆的绘制
τ σα E
C
τα
O
σ
(σx+ σy)/2 R
应力应变测量 PPT课件
将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成 其厚度在0.1m以下。
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
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
《应力与应变》课件
《应力与应变》PPT课件
目录
CONTENTS
• 应力概述 • 应变概述 • 应力与应变的关系 • 应力与应变的应用 • 实验与演示 • 总结与展望
01 应力概述
CHAPTER
定义与概念
定义
应力定义为物体内部单位面积上 所承受的力，用于描述物体受力 状态。
概念
应力是物体受力时内部各部分之 间的相互作用，是物体抵抗变形 和破坏的内在能力。
压缩实验
总结词
通过观察物体在压缩过程中的形变，了解应 力和应变的基本性质。
详细描述
压缩实验是应力与应变研究中另一种重要的 实验方法。在实验中，我们将物体的一端固 定，另一端施加逐渐增大的压力，使物体发 生压缩形变。通过测量压缩量，我们可以计 算出物体的应力和应变。通过观察和记录实 验数据，学生可以了解应力和应变的基本性
应力分类
按作用方式
可分为正应力和剪应力。正应力表示 垂直于受力面的力，剪应力表示与受 力面平行且垂直于切线方向的力。
按作用效果
可分为拉应力和压应力。拉应力表示 使物体拉伸的力，压应力表示使物体 压缩的力。
应力单位与表示方法
单位
应力的单位是帕斯卡（Pa），国际单位制中的基本单位。
表示方法
应力的表示方法通常采用符号“σ”或“σxx”（xx表示方向），例如正应力的 表示符号为σ或σxx，剪应力的表示符号为τ或τxy（xy表示剪切方向）。
进步。
谢谢
THANKS
压缩试验
测定材料的抗压强度、弹性模量等指 标，了解材料在受压状态下的性能表 现。
有限元分析
模型建立
根据实际结构或系统建立有限元 模型，将复杂结构离散化为有限
个单元。
加载与约束
目录
CONTENTS
• 应力概述 • 应变概述 • 应力与应变的关系 • 应力与应变的应用 • 实验与演示 • 总结与展望
01 应力概述
CHAPTER
定义与概念
定义
应力定义为物体内部单位面积上 所承受的力，用于描述物体受力 状态。
概念
应力是物体受力时内部各部分之 间的相互作用，是物体抵抗变形 和破坏的内在能力。
压缩实验
总结词
通过观察物体在压缩过程中的形变，了解应 力和应变的基本性质。
详细描述
压缩实验是应力与应变研究中另一种重要的 实验方法。在实验中，我们将物体的一端固 定，另一端施加逐渐增大的压力，使物体发 生压缩形变。通过测量压缩量，我们可以计 算出物体的应力和应变。通过观察和记录实 验数据，学生可以了解应力和应变的基本性
应力分类
按作用方式
可分为正应力和剪应力。正应力表示 垂直于受力面的力，剪应力表示与受 力面平行且垂直于切线方向的力。
按作用效果
可分为拉应力和压应力。拉应力表示 使物体拉伸的力，压应力表示使物体 压缩的力。
应力单位与表示方法
单位
应力的单位是帕斯卡（Pa），国际单位制中的基本单位。
表示方法
应力的表示方法通常采用符号“σ”或“σxx”（xx表示方向），例如正应力的 表示符号为σ或σxx，剪应力的表示符号为τ或τxy（xy表示剪切方向）。
进步。
谢谢
THANKS
压缩试验
测定材料的抗压强度、弹性模量等指 标，了解材料在受压状态下的性能表 现。
有限元分析
模型建立
根据实际结构或系统建立有限元 模型，将复杂结构离散化为有限
个单元。
加载与约束
应力应变概念PPT课件
当长方体伸长时，横向收缩：
y=－c/c
z= － b/b
横向变形系数（泊松比）：=| y / x| =| z / x |
则
y =－ x= － x/E z= － x/E
如果长方体在x y z的正应力作用下，虎克定律表 示为：
x=x/E－ y/E － z/E= [x－ （y＋ z ）] /E y=y/E－ x/E － y/E= [y－ （x＋ z ）] /E z=z/E－ x/E － y/E= [z－ （x＋ y ）] /E
层状硅酸盐
黑云母K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2 C11=C22=1.9 C33=0.5 白云母KAl2(AlSi3O10 )(OH)2 C11=C22=1.8 C33=0.6 金云母KMg3(AlSi3O10)(OH)2 C11=C22=1.8 C33=0.5 ×1012达因/厘米2
对在电子仪器中的所谓延迟线和标准频率器件十分重要， 因为它们寻求零温度系数材料。
温度补偿材料：一种异常的弹性性质材料（Tc是正 的），补偿一般材料的负Tc值.且压电偶合因子大。
MgO
Tc11=－2.3
SrTiO3 Tc11=－2.6
－SiO2 Tc11=－0.5
Tc44=－1.6
其中：Tc×10-4/oC
2. 应变
(u/y)dy y
(v/y)dy
B
B
dy
yx
C
C
xy
A
(v/x)dx
0
A
x
dx
(u/x)dx
XY面上的剪应变
已知：O点沿x,y,z方向的位移分量分别为u,v,w
（1）正应变
应变为：u/x ， 用偏微分表示 ： u/ x 在O点 处沿x方向的正应变 是： xx = u/x 同理： yy= v/y
材料力学应力和应变分析强度理论.ppt
第二十五页，编辑于星期二：三点 十五分。
第二十六页，编辑于星期二：三点 十五分。
第二十七页，编辑于星期二：三点 十五分。
第二十八页，编辑于星期二：三点 十五分。
第二十九页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十一页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十二页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十三页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十四页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十五页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十六页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十七页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十八页，编辑于星期二：三点 十五分。
第三十九页，编辑于星期二：三点 十五分。
第四十页，编辑于星期二：三点 十五分。
第九页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十一页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十二页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十三页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十四页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十五页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十六页，编辑于星期二：三点 十五分。
第四十一页，编辑于星期二：三点 十五分。
第四十二页，编辑于星期二：三点 十五分。
第四十三页，编辑于星期二：三点 十分。第四十四页，编辑于星期二：三点 十五分。
第四十五页，编辑于星期二：三点 十五分。
第四十六页，编辑于星期二：三点 十五分。
第四十七页，编辑于星期二：三点 十五分。
第四十八页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十七页，编辑于星期二：三点 十五分。
第十八页，编辑于星期二：三点 十五分。
挠度、应力、应变的几种测试方法 ppt课件
ppt课件
14
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
ppt课件
13
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。 。
ppt课件
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
ppt课件
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
应力和应变状态分析PPT课件
0.469MPa
第7页/共62页
C 1.04MPa(压) C 0.469MPa
⑶ 作出点的应力状态图
x 1.04MPa y 0 xy 0.469MPa
40o
x
y
2
x
2
y
cos 2
xy
sin 2
1.04 1.04 cos 80o 0.469 sin 80o
2
2
1.07MPa
0
tan 20
2 xy x
y
代入平面应力状态下任意斜截面上应力表达式
max min
x
y
2
(
x
2
y
)2
2 xy
第9页/共62页
x
2
y
sin
20
xy
cos 20
0
0 0
σmax 、σmin 作用面上τ = 0，即α0截面为主平面， σmax、σmin为主应力。
max min
x
y
2
(
x
2
CE sin20 cos 2 CE cos 20 sin2
(CDsin20)cos 2 (CDcos 20)sin2
x
2
y
sin 2
xy
cos 2
第23页/共62页
2. 确定主应力的大小及主平面的方位 A1、B1点对应的横坐标分别表示对应主平面上的主应力。
⑴ A1、B1点对应正应力的极值
x
y
2
x
y
2
cos 2
xy sin 2
63.7 63.7 cos 240o (76.4) sin 240o 22
50.3MPa
x
应力应变曲线材料力学ppt课件
弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不 作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
8
(2)屈服阶段 屈服点
s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 s
第五节 应力——应变曲线
1
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一、拉伸时的应力——应变曲线
试 件 和 实 验 条 件
§9-4
常 温 、 静 载
2
1、 试件
（1）材料类型：
低碳钢： 塑性材料的典型代表； 灰铸铁： 脆性材料的典型代表；
标距
L0
（2）标准试件：
d0
标点
尺寸符合国标的试件；
1、弹性阶段ob E
P — 比例极限 e — 弹性极限
E tan
7
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材
料符合虎克定律，直线oa的斜率 tan E 就是材
料的弹性模量，直线部分最高点所对应的应力值 记作σp，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图 上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定 律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab 段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点 所对应的应力值记作σe ，称为材料的弹性极限。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材
料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。 11
工程应用：冷作硬化
e
d
8
(2)屈服阶段 屈服点
s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 s
第五节 应力——应变曲线
1
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一、拉伸时的应力——应变曲线
试 件 和 实 验 条 件
§9-4
常 温 、 静 载
2
1、 试件
（1）材料类型：
低碳钢： 塑性材料的典型代表； 灰铸铁： 脆性材料的典型代表；
标距
L0
（2）标准试件：
d0
标点
尺寸符合国标的试件；
1、弹性阶段ob E
P — 比例极限 e — 弹性极限
E tan
7
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材
料符合虎克定律，直线oa的斜率 tan E 就是材
料的弹性模量，直线部分最高点所对应的应力值 记作σp，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图 上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定 律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab 段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点 所对应的应力值记作σe ，称为材料的弹性极限。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材
料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。 11
工程应用：冷作硬化
e
d
《应力与应变》PPT课件
2
e
l1
l0
l0
8 5 0.6 5
2021/3/26
2
l1 l0
(1 e)2
构造地质学—郝建民主讲
11
线 应 变 实 例
2021/3/26
构造地质学—郝建民主讲
12
线应变计算的地质实例
箭石原来长度（l0）82mm 拉长箭石长度（ l1）185mm e=1.25 伸长率125％
λ=(1+e)2=5.06
2021/3/26
构造地质学—郝建民主讲
22
伸展盆地的两种动 力学模型
a. 纯剪切模型 （Mckenzie模型）；
b. 简单剪切模型 （Wernicke模型）
纯剪盆地从形态上看是对称的，下地壳和上地幔中没有剪切 滑脱面。而简单剪切伸展模式则以一条穿透上地幔或下地壳 的滑脱面为特征，盆地的构造形态不对称，软流圈物质的上 涌不像纯剪模式那样位于盆地的正下方，而是偏移到了盆地 的一侧。
非旋转变形又称无旋转变形， 1和3质点线方向在变形前后
保持不变。如果体积不变而且2=0，则称为纯剪应变。
旋转应变的1和 3质点线方向将 A 会改变。
C 56 20'
O
简单剪
切a
c 33 40'
（单剪）
40
O'
B
最典型的情况是
D
b
d
c
单剪应变，是由 物质中质点沿着 彼此平行的方向
刚体旋转＝ ＝22 40'
A
O' 纯剪
b
相对滑动而成。
单剪与纯剪应变
2021/3/26
构造地质学—郝建民主讲
21
2
1
应变、应力的测量PPT文档28页
应变、应力的测量
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢Байду номын сангаас的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢Байду номын сангаас的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13
纵向应变 横向应变 轴向应力
应力、应变电测法原理 ε —应变
μ—为泊松比
dL
L
λ —压阻系数 E—弹性模量
dr dl
rl
E
dR 1 2 E
R
金属丝电阻率
d
E
dR K
R
K为单根金属丝的灵敏度。当金属丝发生单
位长度的变化时，电阻变化率与其应变的
1）基长l：应变片的敏感元件在纵轴方向的长度。在应变变化梯度 大的场合，应使用小基长的应变片，但基长很小时，横向灵敏度大。 2）基宽b ：在与应变片纵轴垂直方向，应变片敏感元件外侧之间的 距离。基宽以较小为佳，但是太小会影响散热。
精
16
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。
比值，即单位应变的电阻变化率。
精
14
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。
精
4
应力、应变测试方法
电阻应变测量特点
利用电阻应变片将应变转换为电参量进行测试。测试时，将 电阻应变片粘贴在被测物体表面， 随零部件变形即可产生成比 例的电阻变化。广泛应用于工程测量和科学实验中。
非线性小，电阻的变化同应变成线性关系； 应变片尺寸小，重量轻，惯性小，具有良好的动态特性，频率响应
用应变片测量应变或应力时，根据上述特点，在外力作用下， 被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，同时应 变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量为ΔR时， 便可得到被测对象的应变值，根据应力与应变的关系，得到应力值
E
精
15
电阻应变片的特性及应用
应变片的主要参数
几何尺寸
阻率会发生一定的变化。
精
12
应力、应变电测法原理
电阻应变效应
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
值相应发生变化。这种现象称“应变效应”。
金属导线受拉变化图
精
原始电阻值
R L
A
受力拉伸后电阻值的变化
dR
L A
d
dL
A
L
A2
dA
dR dL d dA R LA
应变片的分类
数小、温度稳定性良好、电阻率大等 特性，同时，金属电阻丝的相对灵敏
纸基应变系片：数制要造大简，单且，便能宜在，相易当于大粘贴的。应耐变热范性围
内保和持耐常潮数性差。。适合短期室内实验室使
丝质应变片
用，使用温度在70℃以下
纸浸胶基应变片：具有一定耐潮湿性，适合长期使用。 使用温度为180℃
第五章 应力、应变测试
精
1
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
精
2
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。
精
11
电阻应变片的结构及分类
半导体式应变片
胶膜衬底
外引线
P-Si 内引线 焊接板
优点：灵敏度高、频 率响应范围宽、体积 小、横向效应小 。
缺点：温度系数大、 灵敏度离散大以及在 较大变形下非线性比 较严重。
半导体式应变片是以半导体单晶硅条作敏感元件的 ，工作原
理是基于半导体材料的压阻效应。即施加一定载荷产生应力时，电
精
8
电阻应变片的结构及分类
应变片的分类
金属丝式应变片
U型
V型
H型
电阻丝式应变片的敏感元件是丝栅状的金属丝。电阻丝是应变 片受力后引起电阻值变化的关键部件，它是一根具有很高电阻率的 金属细丝，直径约为0.01～0.05mm。常用材料有铜镍合金、捏铬 合金、铂、铂铬合金、铂钨合金等
精பைடு நூலகம்
9
电阻应变片的要求结电构阻丝及材分料具类有电阻温度系
应力、应变及其关系
在杆件受到拉伸（或压缩）的情况下，只有一个主应力 σ 1，它 的方向与外加载荷F的方向平行，该方向的应变为 ε 1，并且有
1 E1
E为材料弹性模量
精
3
应力、应变测试方法
常用测试方法
电阻应变测量 脆性涂层法 云纹方法 激光全息干涉法 激光散班干涉法 声弹性 X光衍射法 光测弹性力学
胶基应变片：耐蚀性和绝缘性能好，弹性系数高， 使用温度在-50~+170℃
精
10
电阻应变片的结构及分类
金属箔式应变片
金属丝经高温液化后，高压高速喷射，而后雾化沉积在基片上，形 成3~10μm层，再用光刻腐蚀法形成电路。
优点：横向效应很小 ，允许电流大 ，柔性好、蠕变小、疲劳寿命 长 ，生产效率高 。
精
17
电阻应变片的特性及应用
电阻值R
应变片的阻值指应变片没有粘贴也不受力时，在室温下测定 的电阻值。应变片阻值也有一个系列，如60Ω、120Ω、350Ω、 600Ω和1000Ω，其中以120Ω最为常用。阻值大，承受电压大， 输出信号大；但同时敏感栅尺寸也大。
好；贴在试件上对其工作状态和应力分布基本上没有影响。 适用于静态测量和动态测量。 测量应变的灵敏度和精度高，动态测试精度可达1%，静态为0.1%。 测量范围大，变形范围1%~2%。
精
5
应力、应变测试方法
应力测试系统
应变片
电桥盒
应变仪
记录仪
应变片——能将试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件，其转 换原理基于金属电阻丝的电阻应变效应
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 还具有阻抗变换的作用。
精
6
电阻应变片的结构及分类
应变片的结构
精
7
电阻应变片的结构及分类
应变片的分类
金属应变片 应变片
体型
丝式 箔式
薄膜型 体型
半导体应变片 薄膜型 扩散型
PN结及其他形式
纵向应变 横向应变 轴向应力
应力、应变电测法原理 ε —应变
μ—为泊松比
dL
L
λ —压阻系数 E—弹性模量
dr dl
rl
E
dR 1 2 E
R
金属丝电阻率
d
E
dR K
R
K为单根金属丝的灵敏度。当金属丝发生单
位长度的变化时，电阻变化率与其应变的
1）基长l：应变片的敏感元件在纵轴方向的长度。在应变变化梯度 大的场合，应使用小基长的应变片，但基长很小时，横向灵敏度大。 2）基宽b ：在与应变片纵轴垂直方向，应变片敏感元件外侧之间的 距离。基宽以较小为佳，但是太小会影响散热。
精
16
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。
比值，即单位应变的电阻变化率。
精
14
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。
精
4
应力、应变测试方法
电阻应变测量特点
利用电阻应变片将应变转换为电参量进行测试。测试时，将 电阻应变片粘贴在被测物体表面， 随零部件变形即可产生成比 例的电阻变化。广泛应用于工程测量和科学实验中。
非线性小，电阻的变化同应变成线性关系； 应变片尺寸小，重量轻，惯性小，具有良好的动态特性，频率响应
用应变片测量应变或应力时，根据上述特点，在外力作用下， 被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，同时应 变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量为ΔR时， 便可得到被测对象的应变值，根据应力与应变的关系，得到应力值
E
精
15
电阻应变片的特性及应用
应变片的主要参数
几何尺寸
阻率会发生一定的变化。
精
12
应力、应变电测法原理
电阻应变效应
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
值相应发生变化。这种现象称“应变效应”。
金属导线受拉变化图
精
原始电阻值
R L
A
受力拉伸后电阻值的变化
dR
L A
d
dL
A
L
A2
dA
dR dL d dA R LA
应变片的分类
数小、温度稳定性良好、电阻率大等 特性，同时，金属电阻丝的相对灵敏
纸基应变系片：数制要造大简，单且，便能宜在，相易当于大粘贴的。应耐变热范性围
内保和持耐常潮数性差。。适合短期室内实验室使
丝质应变片
用，使用温度在70℃以下
纸浸胶基应变片：具有一定耐潮湿性，适合长期使用。 使用温度为180℃
第五章 应力、应变测试
精
1
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
精
2
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。
精
11
电阻应变片的结构及分类
半导体式应变片
胶膜衬底
外引线
P-Si 内引线 焊接板
优点：灵敏度高、频 率响应范围宽、体积 小、横向效应小 。
缺点：温度系数大、 灵敏度离散大以及在 较大变形下非线性比 较严重。
半导体式应变片是以半导体单晶硅条作敏感元件的 ，工作原
理是基于半导体材料的压阻效应。即施加一定载荷产生应力时，电
精
8
电阻应变片的结构及分类
应变片的分类
金属丝式应变片
U型
V型
H型
电阻丝式应变片的敏感元件是丝栅状的金属丝。电阻丝是应变 片受力后引起电阻值变化的关键部件，它是一根具有很高电阻率的 金属细丝，直径约为0.01～0.05mm。常用材料有铜镍合金、捏铬 合金、铂、铂铬合金、铂钨合金等
精பைடு நூலகம்
9
电阻应变片的要求结电构阻丝及材分料具类有电阻温度系
应力、应变及其关系
在杆件受到拉伸（或压缩）的情况下，只有一个主应力 σ 1，它 的方向与外加载荷F的方向平行，该方向的应变为 ε 1，并且有
1 E1
E为材料弹性模量
精
3
应力、应变测试方法
常用测试方法
电阻应变测量 脆性涂层法 云纹方法 激光全息干涉法 激光散班干涉法 声弹性 X光衍射法 光测弹性力学
胶基应变片：耐蚀性和绝缘性能好，弹性系数高， 使用温度在-50~+170℃
精
10
电阻应变片的结构及分类
金属箔式应变片
金属丝经高温液化后，高压高速喷射，而后雾化沉积在基片上，形 成3~10μm层，再用光刻腐蚀法形成电路。
优点：横向效应很小 ，允许电流大 ，柔性好、蠕变小、疲劳寿命 长 ，生产效率高 。
精
17
电阻应变片的特性及应用
电阻值R
应变片的阻值指应变片没有粘贴也不受力时，在室温下测定 的电阻值。应变片阻值也有一个系列，如60Ω、120Ω、350Ω、 600Ω和1000Ω，其中以120Ω最为常用。阻值大，承受电压大， 输出信号大；但同时敏感栅尺寸也大。
好；贴在试件上对其工作状态和应力分布基本上没有影响。 适用于静态测量和动态测量。 测量应变的灵敏度和精度高，动态测试精度可达1%，静态为0.1%。 测量范围大，变形范围1%~2%。
精
5
应力、应变测试方法
应力测试系统
应变片
电桥盒
应变仪
记录仪
应变片——能将试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件，其转 换原理基于金属电阻丝的电阻应变效应
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 还具有阻抗变换的作用。
精
6
电阻应变片的结构及分类
应变片的结构
精
7
电阻应变片的结构及分类
应变片的分类
金属应变片 应变片
体型
丝式 箔式
薄膜型 体型
半导体应变片 薄膜型 扩散型
PN结及其他形式