焊接結構試驗指導書

1、實驗一平板焊接變形的測量與分析一、實驗目的掌握平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本方法。熟悉平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產生原因和分布規(guī)律。了解不同厚度、不同線能量對收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響。二、焊接設備、實驗條件及測量工具和儀器焊接方法及設備焊接方法:手工電弧焊、TIG自動焊焊接設備:交流弧焊機及其輔助設施焊接工裝:隨焊沖擊控制焊接變形裝置、旋轉擠壓控制焊接變形裝置實驗條件試件尺寸:2mm×150mm×300mm(Q235鋼6mm×150mm×300mm(Q235鋼24mm×150mm×300mm(LY12鋁合金

2、試件材料:Q235A、焊接規(guī)范:見下表 如下圖1、2所示 圖1 2mm板測點分布 圖2 6mm板測點分布6mm板:橫向收縮、角變形以及撓曲變形均測。2mm板:只測角變形及撓曲變形。測量工具與儀器測量儀器包括:引伸儀;游標卡尺;鋼板尺。三、測量方法1、橫向收縮變形的測量橫向收縮變形采用引伸儀來測量。引伸儀結構見圖3。 圖3 引伸儀結構示意圖其中:百分表;鉸鏈;活動支腿;固定支腿;彈簧。對應圖2中A、B、C、F、G、H六條橫線,把引伸儀的活動支腿3放在豎線L上的洋沖孔內,拉動引伸儀,是活動支腿4放在豎線P上對應的孔內,從百分表中讀出焊前孔間距的原始數(shù)值B0,焊后測出間距數(shù)值B1。分別填入附表內,其

3、差值即為焊接所引起的橫向收縮變形值。由于上下表面收縮量不一樣,取上下表面差值的平均值即為該位置的橫向收縮變形值。2、撓曲變形的測量撓曲變形的測量采用帶支腿的鋼板尺和游標卡尺來測量。 圖4 撓曲變形測量示意圖如圖4所示,1為帶支腿的鋼板尺,2為試件。使用游標卡尺分別測出焊前、焊后的高度h,分別記為h1、h2填入附表內,其差值即為焊接所引起的撓曲變形。對2mm板需測量圖1中J、K、L、M、N、P、Q、R八條豎線上的撓曲變形。對6mm板需測量圖2中J、L、M、N、P、R六條豎線上的撓曲變形。3、角變形的測量與計算角變形的測量同樣采用帶支腿的鋼板尺和游標卡尺來測量,但需進行計算。 圖5 角變形的測量示

4、意圖如圖5所示,可以分別計算出1、2。在h1、L1和h3、L2為定值時,只要測出h2、h4的值,就可以計算出1、2,也即可算出角度來。由于所用試件焊前不是絕對平整,焊前焊后均應測量,其差值即為焊接所引起的角變形。對2mm 板要測量圖1中A、B、C、D、E、F、G、H八條線上的角變形。對6mm板要測量圖2中A、B、C、F、G、H六條線上的角變形。四、實驗步驟及內容了解測量收縮變形、撓曲變形及角變形的工具和方法。對試件初始狀態(tài)所有數(shù)據進行測量。對2mm、6mm板按表1中的兩種規(guī)范各焊一塊。測量試件焊后的所有數(shù)據。對測量結果進行分析。五、實驗報告要求按附表內容把測量數(shù)據或計算結果填入表內。繪制出橫向

5、收縮變形沿板縱向的分布曲線,比較不同線能量時,橫向收縮變形有何不同并分析其原因實驗二焊接加熱及冷卻過程中接頭動態(tài)彎曲變形的測量與分析一、實驗目的(一驗證焊接縱向和橫向變形的形成過程和影響因素,了解和掌握焊接變形的測量方法和儀器設備使用;(二加深理解沿板條縱向邊緣敷焊時,焊接縱向彎曲變形的動態(tài)過程,并深入了解焊接過程中瞬時彎曲撓度的變化規(guī)律;(三測定結構因素及焊接線能量對于焊接彎曲撓度的影響。二、實驗裝置及實驗材料(一直流(或交流電焊機1臺(二板條夾持裝置(自制 1套(三試驗臺(自制 1套(四百分表1臺(五鉗形電流表(0250A 1只(六電壓表(075V 1只(七低碳鋼板(經500600,保溫4

6、6h高溫回火40×60×10mm2塊40×80×10mm2塊40×100×10mm2塊(八電焊條結4224mm30根 試驗臺示意圖三、實驗原理將板條一端剛性固定,并沿上側邊緣敷焊縱向焊道,則在整個焊接加熱及冷卻過程中,板條將產生縱向彎曲,并且彎曲撓度的大小和符號又將不斷地發(fā)生變化(圖1。在板條長度L保持不變時,板條寬度h對于焊接加熱及冷卻過程中彎曲撓度f的變化有明顯影響(圖2。板寬h增大時,板條的抗縱向彎曲慣性矩J或EJ亦增大,因而使板條無論在加熱過程中還是冷卻后的最大縱向彎曲撓度值都減小。 圖2板條寬度h對于彎曲變形的影響 焊接線能

7、量的變化對于板條的彎曲撓度具有不可忽視的影響(圖3。隨著I焊的增大,焊接加熱過程中的板條最大彎曲撓度不斷地增加;但在冷卻過程中,由于板條金屬受熱塑變區(qū)尺寸及沿板條寬度方向的溫度分布這兩個因素的綜合影響,板條的瞬時彎曲撓度和冷卻終了的殘余彎曲撓度與I焊之間并不是單調的線性關系。因此,當U弧及V焊均保持不變時,焊接電流的影響表現(xiàn)為隨著I焊的逐漸增大,板條末端的殘余彎曲撓度f殘卻有一個由小變大,再由大變小的變化過程,也即存在一個殘余彎曲撓度為最大的臨界焊接電流值I焊臨。圖3焊接電流(I焊與板條彎曲撓度的關系綜上所述,可得出I焊f殘關系曲線如圖4所示。四、實驗方法及步驟(一焊接縱向收縮引起的撓曲變形測

8、定1、將400*100*10mm試板固定到試驗臺上(見圖2、選定測量點接測量用的磁力百分表。圖1沿板邊緣敷焊時的板條彎曲變形3、調整百分表指針,使其指示在刻度范圍的中間位置(“5”左右位置4、在試板上進行敷焊,記錄撓度變化過程(焊接開始后每隔5秒讀一次數(shù),?；『竺扛?0秒讀一次,直到撓度f直基本不變?yōu)橹?、記錄內容:焊接電流(A、電壓(V、撓度(f6、改變電流大小,重做,記錄。 (一沿板邊緣縱向敷焊過程中,板條自由端的縱向彎曲撓度為什么有符號的改變?(二為什么I焊或V焊及E對于f殘的影響不是直線關系,并存在一臨界值?(三能否根據本實驗結果預估V焊對于f殘影響的規(guī)律性?(四全部實驗結果的規(guī)律性是

9、否明顯?有何異常現(xiàn)象?出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的原因是什么?六、實驗報告(一寫出實驗目的、實驗裝置,簡述實驗原理。(二在直角坐標系內按比例繪f-t曲線,并標出起弧點、峰值點、滅弧點。(三思考題任選2題實驗三殘余應力測量實驗一、實驗目的鉆盲孔法測量焊接鋼板的殘余應力。二、使用設備和儀器1、DZDL-1型鉆孔裝置。2、(西格馬的型號為:ASM1.0靜態(tài)電阻應變儀。3、萬用表4、測殘余應力的應變花三、試樣對焊鋼板。四、原理在有殘余應力的焊接鋼板上鉆一小孔,因小孔附近的殘余應力被釋放,孔區(qū)附近的殘余應力場發(fā)生變化。只要測出該局部區(qū)域的應變變化量,即可計算出板上鉆孔處釋放前的殘余應力值1 、2: 五、測試步驟盲孔法

10、測殘余應力的步驟如下:、將TJ120-1.5-1.5應變花按應變計粘貼通用方法準確粘貼在試樣測量點上,并焊好測量導線。粘貼前試樣表面應打磨,但在打磨時不能破壞原有殘余應力場。、連接靜態(tài)電阻應變儀。以待測的應變花作為補償片,將各應變計所接電橋調零。、安裝鉆具,將帶觀察鏡的鉆具放在試樣表面上,必要時開啟照明燈,在觀察鏡里觀察,初步對準應變花中心位置。然后在鉆具支腿與試樣接觸處滴少許502膠水,膠水固化后擰緊鉆具支腿上的鎖帽,將鉆具固定于試樣表面。再松開鎖緊壓蓋,調X-Y方向的四個調節(jié)螺釘3(必須先松后緊,使觀察鏡1的十字線中心在轉動觀察鏡觀察時始終與應變花中心保持重合。鎖緊壓蓋2,靜態(tài)電阻應變儀重

11、新調零。、鉆孔,取下觀察鏡,將專用端面銑刀的鉆桿擦干凈,滴上潤滑油(需用縫紉機油,不可使用一般機油,插入鉆具的套筒內,用手輕輕轉動,劃去鉆孔部位的應變花基底后,取出鉆桿。此時,每個應變計的應變讀數(shù)應當變化不大,再次調整靜態(tài)電阻應變儀的零點。將配置1.0mm鉆頭的鉆桿擦干凈,滴上潤滑油插入鉆具套筒內,松開鉆桿上的定位卡圈11,在鉆桿卡圈與鉆具套筒7間塞入厚度為2.0mm的鉆孔深度控制墊塊8,使鉆頭與工件接觸后固定卡圈。除去2.0mm的墊塊,連接好手電鉆,調壓器調至6070V,即可開鉆。保持合適的壓力,鉆至卡圈與夾具套筒間貼合,即預定孔深(2.0mm,拔出鉆桿。再換上配置1.5mm麻花鉆桿,按以上

12、相同步驟進行鉆孔 圖1-8鉆孔裝置簡圖調壓器電壓應保持在6070V,進刀量盡量小。至預定孔深后,拔出鉆桿過35分鐘,當靜態(tài)電阻應變儀指示穩(wěn)定時,測出應變示值0、45、90,再減去附加應變即可得到鉆孔加工所產生的應變輸出。,TJ120-1.5-1.5應變花在常用軟鋼、中碳鋼、低合金鋼上引起的附加應變?yōu)?39.4µ,當使用其他應變花或特殊材料時需要事先進行標定六、數(shù)據處理與分析全部實驗數(shù)據與測量結果均應列表表示,按公式計算殘余應力的大小和方向,并對測量結果進行誤差分析。實驗三:(一應變片粘貼技術實驗目的1、了解應變片的測量原理、結構、種類。2、掌握應變片的粘貼工藝。實驗設備、儀器、工具紙

13、質應變片(或箔式應變片、惠斯登電橋、萬用表、電烙鐵、試件、0 號砂紙,丙酮、鑷子、脫脂棉、玻璃紙、焊錫、焊藥、防潮劑、502膠、放大鏡等。 實驗原理應變片是粘貼式電阻絲變換器的簡稱,或稱電阻應變片,是用很細的電阻絲(直徑0.0150.03mm來回繞成的線柵粘貼在兩層紙或膠膜(稱為紙基或膠基內所構成的,電阻絲的兩端用錫焊(或燒焊法焊上兩根銅質引出線,以便將應變片與測量儀器連接。在測量應變時,應變片用粘合劑粘貼在試件上,當試件受載荷后其表面產生微小變形(伸長或縮短,這時貼在其上的應變片的線柵亦隨著發(fā)生變化。因為金屬線柵的電阻應變效應,線柵的電阻將發(fā)生變化(增大或減少。電阻變化率R R /的大小與應

14、變片粘貼處試件的應變L L /=的大小成比例(R 是應變片的原始電阻,R 是應變片的電阻變化量。L 是線柵的縱向長度亦稱應變片基長,L 是線柵的縱向變形,也是處于線柵下長度為L 的試件表面在同一方向上的變形。用電測儀器測出電阻的變化,根據某一比例常數(shù),即可得到試件的應變值,再根據彈性力學應力與應變的關系可算出應力值。金屬箔式應變片的工作原理與上述絲式應變片相同,只是它的線柵是由很薄的金屬箔制成,箔片的厚度多在0.0010.01mm 之間。這種應變片是電子工程中的印刷電路和集成制造技術發(fā)展后產生的,線柵用光刻腐蝕技術制成。因此它能夠較容易地按需要制成任何形狀,并能標出定向標志或其它符號。粘貼工藝

15、及步驟粘貼應變片的步驟:試件表面處理、選片、定位劃線、貼片、貼片質量檢查、接線、阻值與絕緣電阻檢查及防潮處理等。1、試件表面處理為了使應變片能粘貼牢固,表面清理工作很重要,可以說是決定性環(huán)節(jié)。首先將試件表面粘貼應變片處的油污、漆層清除干凈,漆層可以用除垢刮刀刮下。在大面積污垢的情況下可用化學方法除去,油污用甲苯、四氯化碳、汽油、丙酮等溶劑清除;鐵銹用砂輪、銼刀或化學腐蝕的方法除去。粘貼應變片處的表面光潔度為 3.21.6m ,粘貼面要用細砂紙打平,不應有刀痕存在。但表面亦不宜過于光滑,這樣會影響粘貼的牢固性。最好用砂紙打出極細的與應變片軸線分別成45°和135°的交叉細紋,

16、用干凈的刷子把塵土與加工殘留物清除,再用四氯化碳或丙酮洗凈。2、選片根據被測件要測的內容(拉壓力、扭矩、加速度等、外界條件(溫度、濕度等、試件粘貼的面積、測量儀器的要求(阻值、靈敏系數(shù)等等多種因素來考慮用什么形式的電阻應變片,然后利用惠斯登電橋測量應變片的阻值,要求在同一試件上粘貼的應變片電阻值誤差不超過0.30.5,靈敏系數(shù)相同(為什么?。用放大鏡觀察應變片的線柵、基底、引線,必要時修剪基底長寬(視粘貼處面積大小確定。3、定位劃線把試件表面需粘貼應變片處按測試要求劃好線,應變片也作相應的定位劃線(膠基箔式片上已有定位標記,目的是粘貼方便,粘貼位置準確。進行粘片前,最后還需表面清洗,用浸有甲苯

17、、四氯化碳或丙酮的脫脂棉球擦試表面,更換棉球直至擦后不污染為止。注意勿用手指接觸表面。4、貼片首先根據粘貼需要與固化原理不同選用粘貼劑,可溶性粘貼劑(干燥膠如硝化纖維素膠、萬能膠等,固化原理是靠溶劑揮發(fā),適用于紙質應變片。聚合粘貼劑如(JD6-、酚醛聚乙烯醇縮丁氰基丙烯酸脂膠(501膠、502膠、酚醛環(huán)氧膠2醛膠等,是靠分子聚合反應而固化的膠,多靠提高溫度使粘合劑的分子聚合成高分子而固化。粘貼的方法視所用的粘貼劑和應變片的基底種類的不同而異,而且熟練操作者有自己的經驗和習慣,下面是以502膠為例的粘貼工藝。502膠的固化速度極快,粘貼前先在試件表面和紙基片上畫一定向標志,粘貼時動作要敏捷。為了

18、防止粘手指,可用一片聚四氟乙烯薄膜或玻璃紙蓋在應變片上進行擠膠和加壓,也可用下述方法進行粘貼。取一小條透明膠紙,將應變片的非粘貼面沿縱向的尾部貼上一條透明膠帶紙(即無引出線的那一端,將應變片按正確位置與工件對好后,把膠帶紙按下形成一個“鉸鍵”形式,再將應變片帶引線的一頭向上翻起,并在“鉸鏈”處(即靠應變片頂端的試件表面處 滴一點膠并隨即用手指沿應變片的縱向擦抹將之壓向試件并擠出多余的膠,用手指按著加壓一分鐘,此后在紅外線燈下照半小時即可固化,透明膠紙在手指加壓后即可取下,注意剝開端部后要往回拉,不要往上提。5、貼片質量檢查(1用放大鏡觀察應變片與試件粘貼的是否均勻牢固,有無氣泡現(xiàn)象,是否貼在劃

19、線定位處。(2用萬用表檢查線柵有無斷路現(xiàn)象,電阻值是否與額定值相符。(3用萬用表檢查絕緣電阻,用萬用表時把旋紐撥到乘10K檔,絕緣電阻小表明粘貼質量不好或烘干不夠,會使應變儀調平衡困難,以及應變片在工作時產生較大的蠕變,一般要求絕緣電阻在50100兆歐以上,短期動態(tài)測量時可允許低至10兆歐。6、接線為了保證焊點的機械和電氣性能,導線的焊接端應清潔和無氧化物。應變片的引出線繞在連接導線上再進行錫焊,也可將引出線與導線平行相靠錫焊。要求: (1錫焊操作應準確、迅速,時間過長會產生氧化物,降低焊點質量,并因熱傳導使線柵溫度上升,可能使基底和粘合層破壞。(2嚴重防止虛焊。(3為了防止因扯動導線而將應變

20、片拉壞,導線在焊前就要用膠帶紙或塑料繩固定,為了更好地保護應變片也可用接線片。(4焊好后再用萬用表檢查電阻值和絕緣電阻。7、防潮處理應變片暴露在大氣之中會吸收空氣中的水分使粘貼性能變壞,降低絕緣電阻、降低粘合強度,使之不能有效地傳遞應變。吸收水分使體積膨脹,敏感線柵受附加張力而發(fā)生虛假的應變。在應變片測量時通過電流,若粘合層中有水分將產生電介現(xiàn)象,使線柵受到腐蝕。故粘貼好后的應變片一定要進行防潮處理,一般用防潮劑涂敷在應變片表面。常用的防潮劑有:(1石蠟松香合劑:松香50%、石蠟40%、凡士林10%和松香60%、石蠟10%、凡士林30%兩種配方,石蠟與凡士林是防水的主要材料,松香是增加粘結能力

21、并具有一定硬度。(2環(huán)氧樹脂:如914室溫快速固化環(huán)氧粘合劑,使用簡便,該粘接劑為A、B(即樹脂和固化劑兩種,分裝在兩個軟管中可長期貯存,使用時按比例混合調勻使用。914固化速度快,粘接后25時僅三小時或20時五小時可達到最高粘接強度。涂有914作為防水保護劑的試件,浸泡在常溫靜水中一個月應變片的絕緣電阻仍穩(wěn)定地保持在150兆歐以上。(3液體合成橡膠:氯丁橡膠、聚硫橡膠、硅橡膠等,是很好的防潮劑。在野外試驗時,有時為了防止機械損傷,在防潮層外罩上鋁片或銅片制成的保護罩,用氰基丙烯酸脂膠可將保護罩快速而牢固地粘在試件上。測量電橋的接法各種應變計和傳感器通常需采用某種測量電路接入測量儀表,測量其輸

22、出信號。對于電阻應變計或者電阻應變計式傳感器,通常采用電橋測量電路,將應變計引起電阻變化轉換為電壓信號或電流信號。電橋的測量電路由電阻應變計及電阻組成橋臂,電橋的應變計接橋方式分為半橋和全橋。在實際測量中,可以利用電橋的基本特性,采用各種電阻應變計在電橋中不同的連接方法達到不同的測量目的:1.實現(xiàn)溫度補償。2.從比較復雜的組合應變中測出指定成分而排除其他成分。3.擴大應變儀的讀數(shù),以減少讀數(shù)誤差,提高測量靈敏度。在實際測量中,常采用的電橋連接方法包括如下幾種:一、全橋接線法在測量電橋的四個橋臂上全部連接電阻應變計,稱為全橋接線法(全橋線路,如圖1-5(a所示。對于等臂電橋,此時應變儀的應變讀數(shù)

23、為:r=1-2+3- 4 (1-8 (a全橋線路 (b半橋線路圖1-6 電橋線路在實際測量過程中分為以下兩種情況:(一全橋測量電橋的四個橋臂上都接工作應變計。(二相對兩橋臂測量電橋相對兩橋臂接工作應變計,另外相對兩橋臂接溫度補償應變計。二、半橋接線法若在測量電橋的橋臂AB和BC上接應變計,而另外兩橋臂DA和CD接電阻應變儀的內部固定電阻R,則稱為半橋接法(或半橋線路,如圖1-5(b所示。由于橋臂DA和CD接固定電阻,不感受應變,因此對于等臂電橋得知應變儀的讀數(shù)為:r=1- 2 (1-9實際測量時,在AB上接一工作應變計,而在BC上接溫度補償應變計。三、串連和并聯(lián)接線法在應變測量中,若采用多個應

24、變計時,也可以將應變計串聯(lián)或并聯(lián)起來接入測量電路,如圖1-6(a所示為串聯(lián)半橋接線法,圖1-6(b所示則為并聯(lián)半橋接線法。若每個應變計的電阻值為R,其增量均為R,則在圖1-6(a中, R1=nR, R1=nR;而在圖1-6(b中,R1=R/n, R1=R/n。很容易看出,它們的AB橋臂電阻相對變化量均為R1/R1=R/R,這與在橋臂AB上只接單個應變計時的電阻相對變化量完全相同。因此串聯(lián)和并聯(lián)接線都不會增加讀數(shù)應變。但是,串聯(lián)后使橋臂電阻增大,因此在限定電流時,可以提高供橋電壓,相應的便可以增加信號輸出。并聯(lián)后則使橋臂電阻減小,因而輸出電流相應提高,這對于直接采用電流表或記錄儀器時是比較有利的

25、。 (a串聯(lián)半橋電路(b 并聯(lián)半橋電路圖1-7串連和并聯(lián)接線法電阻應變儀盲孔法測殘余應力是隨著應變電測技術的發(fā)展而發(fā)展起來的一個新興的行業(yè),在國外已應用的較為廣泛和成熟,在國內發(fā)展也較為迅速,已在大學實驗室中的應力應變測試,工程中的焊接、鑄造、鍛造、機械加工、航天領域、橋梁工程、建筑等很多領域得到了應用。它應用的是應變電測原理,主要由被測工件、補償件、打孔設備、顯微鏡、電阻應變計和顯示儀表組成。濟南西格馬科技有限公司開發(fā)的應變儀就是專為盲孔法測殘余應力而開發(fā)的產品,由打孔設備、應變花(三個應變電阻構成和顯示器共同構成應變儀,用于(盲孔法測殘余應力的測試。各種不同規(guī)格及各種品種的電阻應變計現(xiàn)在有

26、二萬多種,測量儀器也有數(shù)百余種,但按其作用原理,電阻應變測量系統(tǒng)可看成由電阻應變計、電阻應變儀及記錄器三部分組成。其中電阻應變計可將構件的應變轉換為電阻變化。電阻應變儀將此電阻變化轉換為電壓(或電流的變化,并進行放大,然后轉換成應變數(shù)值。其工作過程如下所示:應變電阻變化電壓(或電流變化放大記錄電阻應變計電阻應變儀記錄器其中電阻變化轉換成電壓(或電流信號主要是通過應變電橋(惠斯頓電橋來實現(xiàn)的,下面簡要介紹電橋原理。1、應變電橋應變電橋一般分為直流電橋和交流電橋兩種,本篇只介紹直流電橋。電橋原理圖1-3所示,它由電阻R1、R2、R3、R4組成四個橋臂,AC兩點接供橋電壓U。圖中UBD是電橋的輸出電

27、壓,下面討論輸出電壓與電阻間的關系。 圖1-4 電橋原理圖通過ABC的電流為:I1=U/R1+R2通過ADC的電流為:I2= U/R3+R4BD點的電位差U BD= U ABU DA=I1R1I2R2=UR1R3-R2R4/(R1+R2(R3+R4(1-2當U BD= 0,即電橋平衡。由此得到電橋平衡條件為:R1 R3 = R2 R4如果R1 =R2 =R3 =R4 =R,而其中一個R有電阻增量,U BD= (R+R.R-R.R/(R+R+R.2RU=R/4R+2RU (1-3式(1-3中2R 與4R相比為高階微量,可略去,上式化為U BD= 1/4R/RU=1/4UK(1-4如果R1 =R2

28、 =R3 =R4為電阻應變計并受力變形后產生的電阻增量為R1、R2、R3、R4代入式(3-2中,計算中略去高階微量,可得U BD= 1/4U(R1/R1-R2/R2+R3/R3-R4/R4 (1-5將式(3-1代入上式可得U BD=1/4UK( 1- 2+ 3- 4(1-6從公式(1-6表明,電橋可把應變計感受到的應變轉變成電壓(或電流信號,但是這一信號非常微弱,所以要進行放大,然后把放大了的信號再用應變表示出來,這就是電阻應變儀的工作原理。電阻應變儀按測量應變的頻率可分為:靜態(tài)電阻應變儀、靜動態(tài)電阻應變儀、動態(tài)電阻應變儀和超動態(tài)電阻應變儀,下面我們簡要介紹常用的靜態(tài)電阻應變儀中的一種應變儀-

29、數(shù)字電阻應變儀。2、數(shù)字電阻應變儀從圖1-4數(shù)字電阻應變儀工作原理方框圖可以看出,電壓變換器供給測量電橋穩(wěn)定的直流電壓,測量電橋產生的微弱電壓信號,即公式(1-6中的U BD,通過放大器放大和有源濾波器濾波,變?yōu)榉糯蟮哪M電壓信號,經A/D轉換器,最后將電壓U BD轉換為數(shù)字量。由公式(1-6知,UBD應與(1-2+3-4成正比,經過標定(標定環(huán)節(jié)在儀器出廠前已由廠方完成,再將電壓量轉換成應變。這樣,應變儀數(shù)字顯示的應變?yōu)閞,則有:r=1-2+3- 4 (1-7實驗二:(二應變片的使用及組橋方法實驗目的1、通過靜應變的測定,熟悉YJ 5靜態(tài)電阻應變儀的工作原理和使用方法。2、熟悉測量電橋的幾種

30、接橋方法。3、驗證溫度對測量結果的影響,并懂得消除方法。實驗設備YJ 5靜態(tài)電阻應變儀、BYM 3標準應變模擬儀、等強度梁。實驗原理等強度梁實驗裝置如圖1所示,圖中1為等強度梁座體,2為等強度梁,3為等強度梁上下表面粘貼的四片應變片,4為加載砝碼,5為水平調節(jié)螺釘,6為水平儀,7為磁性表座和百分表。等強度梁的變形由砝碼4加載產生。等強度梁尺寸見圖2。在測量電橋中,若在四個橋臂上接入規(guī)格相同的電阻應變片,它們的電阻值為R ,靈敏系數(shù)為K 。當構件變形后,各橋臂電阻的變化分別為R1、R2、R3、R4它們所感受的應變相應為1、2、 3、4,則BD 端的輸出電壓UBD 為(03001241234444

31、BD d U R U K U K R R R U R R R R =-+=-+= 由此可得應變儀的讀數(shù)應變?yōu)?321+-=d等強度梁受外力變形時,粘貼在其上的應變片的電阻也隨之發(fā)生相應的變化。將應變片連接到應變儀測量橋的橋臂上,則應變片電阻的變化就轉換為測量電橋輸出電壓的變化。YJ 5靜態(tài)應變儀采用“雙橋零讀法”進行測量,一個為測量橋,另一個為讀數(shù)橋。當測量橋有電壓輸出時,調整讀數(shù)橋的刻度盤,使指示表頭指針為零,則此時讀數(shù)橋的讀數(shù)與橋臂系數(shù)之比即為試件的實驗應變值。 實驗方法與步驟1、閱讀YJ 5靜態(tài)電阻應變儀附錄說明,對照儀器熟悉各旋扭位置及作用。2、YJ 5靜態(tài)應變儀的自校(參看附錄。3、將應變片按單臂半橋法接入應變儀,如圖1(a 所示。A 、B 端接產生應變的工作應變片(1R ,B 、C 端接不產生應變的溫度補償應變片(2R ,D 1、D 、D 2端用短接片短接(注:3R 、4R 為應變儀內部的120固定電阻,不需要外接。4、應變儀進行予調平衡,大調、中調、微調均在零位,旋動“電阻平衡”和“電容圖1 圖2平衡”電位器,反復幾次使指示表頭指零,平衡調節(jié)結束。 9.8N。每加一次載荷,