五邑大学测试技术课程实验报告(优异版)

测试技术实验

指导老师：樊可清

课程实验一：自行车冲撞受力分析

1、实验目的

测试一辆自行车，遭遇正面冲撞车架1分析三个梁的变形方式，即，弯曲的方向；2分析三个梁所受冲击作用的方式，弯曲变形及拉（压）变形的比例；。将测试过程、测试数据处理结果与理论分析的结论进行对比，加深同学们对实际结构受力作用及其实验分析方法的理解。通过实验，使同学们更加直观地理解和思考机械设计中实际载荷与强度设计之间关系、直观地看到理论与实际之间密不可分的关系。

2、实验内容

(1).实验对象是一辆通用自行车，在其主梁等关键部位粘贴应变片，然后，用足够长的导线接好应变采集系统，准备测试正面冲撞过程关键部位的受力大小。

(2).运用学过的力学知识分析测试结果，说明自行车冲撞情况下的受力性质。

3、任务流程

(1).准备一辆自行车，分析自行车受到正面冲撞时车架上受力最大的部位，即，危险部位的位置以及危险应力的作用方向。画简图进行分析，并写出分析依据和给论。

(2).制定并撰写实验方案，内容包括：

(a).测试系统组成与设计：包括测试哪些物理量、采用什么方法、达到什

么目的。例如：应变片粘贴部位和接线方法、测量冲撞力大小的传感

器及其固定方法。以及，所需仪器及连接方法，用简图示意和文字说

明的方法，逐条详细描述清楚；

(b).实验过程设计：即，如何加载、如何记录，如有必要也用简图加文字

说明的方法描述；

(c).列出所需器材清单、时间计划清单、实施操作流程清单；

(d).将以上内容整理成实验任务书，提交指导教师审核。审核后若需修改，

则修改后继续提交，直至任务书获得批准。

(3).组织实施实验

(a).根据任务书中设计的测试系统方案，完成传感器安装、粘贴、接线等

工作，等待指导教师检查认可后，进行加电、调零等工作；

(b).根据任务书中设计或规划的实验流程进行实验，并记录相应的数据，

完成实验。

4、数据分析与整理

(1).用适当软件(Matlab)回放、显示数据波形，分析并从中读出所需的特征点数值，例如最大值等；

(2).统计处理，针对同一工况下的多次实验所得到的数据，计算平均值、最大值、均方差等。或者，进行归一化并计算协方差以分析相关性等；

(3).整理分析结果，根据拟利用数据说明的问题的性质，选择适当的数据表示方法，例如：整理数据表格、曲线图表等等，以备撰写报告之用。

5、撰写实验报告

(1).说明实验目的；

测试一辆自行车，遭遇正面冲撞车架主梁等关键部位的受力大小以及不同部位冲击力之间的相互关系。将测试过程、测试数据处理结果与理论分析的结论进行对比，加深同学们对实际结构受力作用及其实验分析方法的理解。通过实验，使同学们更加直观地理解和思考机械设计中实际载荷与强度设计之间关系、直观地看到理论与实际之间密不可分的关系。

(2).实验前的分析结果和依据；

(3).实验测试系统的构造、原理及实验方法；

测试系统的构成:传感器→单车→应变片→导线→电阻→桥盒→应变仪器→A/D转换器→计算机。

原理：粘贴在自行车三条梁上的应变片，自行车撞击将产生变形，应变片也将随之发生形变，应变片和力传感器将待测的非电量转换为电量，调理电路将电量转换为电压，电压信号放大为较强电压信号，进行A/D转换后输入电脑保存。

d、应变片的粘贴步骤以及电桥的选择

1.设计布片方案。可根据测试对象及测试目的设计布片方案。

2.选片。首先检查应变片的外观，剔除敏感栅有形状缺陷或片内有气泡、霉斑、锈点

的应变片，再用万用表测量应变电阻片的电阻值，并与电桥进行阻值选配。

3.打磨。对布片位置的构件表面测量待测点打磨，打磨后表面应平整光滑，无锈点。

4.画线。在被测点处用钢针精确地画好十字交叉线，以便定位。

5.清洗。用浸有丙酮的药棉清洗预测部位表面，清洗油垢灰层，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胶黏剂，胶层厚度要适中，然后将应变

片的十字线对准构件待测部位的十字交叉线，轻轻地校正方向，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黏剂，保证胶层尽可能薄而均匀。

7.固化。贴片后最后自然干燥24h，必要时可以加热烘干。

8.检查。包括外面检查和应变片参数及绝缘电阻的测量。

9.固定导线。将应变片的两根导线引出线接在接线端子上，再将导线由接线端子引出。

10.对贴片构件进行测试。

应变测量的基本工作方式：半桥电路。

如下图所示。

实验中，我们采取的两个完全一模一样的应变片粘贴在车架的横梁上。

按下图方式粘贴在横梁上，使之构成一个半桥。

()()()()()()()()()11114

14321

414122212121141412221212113241R R V V V V R R R R R V v R R V V V V R R R R R V v R R R R R R R R R R V v v v R L ∆-=-≈++-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+++=∆=≈++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛-+++==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=-=ααααααααααααα 在半桥电路中，电桥输出：V1+V2

①由上式可得，若电桥输出电压v 为正数，则可判断出该横梁处于受拉伸的状态；若电桥输出电压v 为负数，则可判断出该横梁处于受压缩的状态。

②已设定供桥电压 V 为恒压源，且因应变片相同，所以比例系数K 也一样，我们想要求出的应变量之比就是电桥输出电压v 之比。.

数据处理

静止的原始数据

第一次实验的原始数据