材料力学电测法G桥电路共27页文档

7.T
EWP
1
读 半
思考与讨论： T
R12 A 45°
T
ⅰ)若取消补偿块片，沿+45°方向再贴一R2工作片，
与R1组成邻臂半桥：
1Tt 45t
2 Tt45 t
读半 2T
(读数扩大至二倍)
ⅱ)若该轴在弯、扭、拉组合变形下作用，要测τmax和
T ，应如何做？（d 已知）.
解：1) R1,R4,R2和R3按±450方向,
R12
解：1.属纯剪切应力状态,
T
A 45°
T
1
,
与
3
轴线成
45
3 max max45°
且1 3 max
2. 45
1 E
1
3
R1
A
max 45°补偿片
R2
1 max
1
E
max
3.max1E45
B
R1
R2
R4
R3
D
4.读 半1 2 1 T t
2 t
5.读 半T
45
6.max1E读 半
缺点：灵敏度和精度依方法的不同而有所不同，总的来 说，低于电测法。
二.电测法：
1. 基本原理: a. 电阻应变片及其转换原理:
基 底 敏感栅 引 线
R
R
κ—应变片敏感系数，与其
材料及构造有关。
只要测出敏感栅的电阻变化率， 即可确定相应的应变。
b. 测量电桥原理. 电阻应变仪:
惠氏电桥
B
UBD (R1R 1R R32)R (R3 2R 4R4)UAC
R1
R2 度e.将如何组桥及建立计算公式?
A “全桥” C
组桥时,把R3和R4对换
读 全1234
R4
R3
2M
D1 N M t
2 t
3 t
MEMW MZ W PZe eEMWZ (P已测) 出
4 N M t
ⅲ).还有测e的其他方案吗?
P
e E读 全WZ
2P
例:把 如 R 1,R 2组成半 .读 桥 1邻 42壁 M
E读 半(精度提高两 )
2
（R2既是补偿片又是工作片）
ⅲ).还有其他更好的测试方案吗?
R3 R1 m
P
1p t
2 p t
3 p t
R4 R2 m
4 p t
B
R1
R2
A “全桥” C
读 全1234
4 p (读数扩大四倍)
4 max
E
R4
R3
D
max
E
全 读
4
例2.操纵连杆,已知A，E，且有一定的初曲度, 要测拉力 P，试确定布片和接线方案，并建立相应的计算公式.
R3
D
5.转换计 :m算 axE读 半
讨论与思考:
ⅰ).若已知ａ和ＷZ,如何求Ｐ?
ⅱ).把补偿片R2贴在m-m的下边缘，是否能求σmax?
其转换式将如何改变? 相对第一种方案有无优越性?
m
P
R1
R2 m B
R1
A
R2 C
R4
R3
D
1p t
2 p t
读 半12 2P读数扩大
2 max
E
max
用补偿片法消除温度影响
M
A
工作片 R1
B
N 工作片
补偿片
R1 R2
A
C
补偿片 R2
试块
R3
R4
D
读 半 12(At)(t)A
三. 应变测量与应力转换计算:
步骤: ⅰ ) . 对 构 件 的 应 力 情 况 进 行 初 步 分 析 ⅱ ) . 确 定 测 量 点 的 位 置 及 方 向 ⅲ ) . 确 定 较 好 的 布 片 及 组 桥 方 案 ⅳ ) . 加 载 荷 测 试 ⅴ ) . 将 应 变 转 换 成 相 应 的 应 力 或 载 荷 等
R1
解: 1.属单向应力状态, 因为有
P
P曲度，所以拉与弯同时存在
R4
R2
试块
R3 B
R1
R2
A “全桥” C
R3
R4
D
2.1NMt
2
t
4 3 NM tt
3.读 全1243
4.P
2N 2
AEห้องสมุดไป่ตู้
全 读
P AE
2
讨论与思考:ⅰ).还有其他的测试方案吗?
B ⅱ).若要测出所测处对P力作用线的偏心
读 全1234 — 全桥接法
读 半 1 2
— 半桥接法
c.应变仪的读数方法： 测量电桥和读数电桥
d. 温度补偿问题：
在测量过程中，如果被测构件的环境. 温度发生 变化,敏感栅的电阻将随之变化, 而且, 当敏感栅和被 测构件的线膨胀系数不同时, 敏感栅还将产生附加变 形, 从而引起电阻的进一步改变。这样，在测量结果 中将包括因温度而引起的虚假读数εt， 显然这虚假 读数必须设法消除。
变分布的急剧变化等。
（2）光测法
光测法以光波干涉（或几何遮掩）为基础，将受 力构件或其模型的某点处应力或位移转换为光强的变 化, 从而形成条纹图，通过条纹图的辩读, 从而确定构 件或模型在该点处的应力或位移。
优点：全场测量，可反映应力或位移分布的急剧变化。 三维光弹法能测出模型内部的应力。全息法、云纹法、 散斑法等属于无接触测量，因此，可以比较容易地应用 于高温、高压等特殊工作条件。测量区域可大可小（例 如：集成电路的焊点，其直径为0.6mm）。
N
T
T
R3 s
R2 45°
s
45°
且距离中性层都为S布片。设
N εT,εM,εN,εt分别是T,M,
R4 R1
B. 测点为二向(平面)应力状态:
1. 若测点为二向(平面)应力状态,并且已知主应力 方向,则只需在该点处沿其主应力方向各贴一应 变片,得主应变ε1和ε2, 即可利用虎克定律求出 主应力。
1 1E2 (1 2) 2 1E2(21)
例3. 图示圆轴, 已知Ｅ、µ、WP，要测τmax和Ｔ，试
确定布片和接线方案并建立相应的转换公式。
A. 测点为单向应力状态
例1. 悬臂梁受力如图,已知E, 试测m-m截面的σmax (建立ε与σ的转换计算式)
m R1
P 解：1.测点属单向应力状态
m
a
L
2.在上边缘顺轴向贴一应变 片，用试块作补偿, 组成半桥.
试块
B R1
A
补偿片 R2
R2 C
3.1Pt 2 t
4.读 半1 2
(pt)(t)p
R4
R1 A
R2 C
ΔUBD
ⅰ）当R1R2=R3R4时，ΔUBD=0 —电桥平衡
R4
R3
D
ⅱ）当 R1=R2=R3=R4 时，若 相应发生ΔR1、ΔR2、
则：
ΔR3、ΔR4的变化量。
U B D U 4 A( C R R 1 R R 2 R R 3 R R 4)
U 4AC (1234)
ⅲ ) . 电 桥 的 加 减 特 性 :
电测法与光测法的优缺点： （1）电测法
电测法以电阻应变片为传感器, 将受力构件或其 模型的某点处应变转换为应变片的电阻变化, 通过测量 应变片的电阻改变量, 从而确定构件或模型在该点处的 应变。
优点：灵敏度高，精确度高，可以实测、遥测。高温、 高压、动态等特殊工作条件都可使用。
缺点：不能测出构件内部的应变，也不能准确地反映应