純彎梁電測綜合實驗

1、力學(xué)實驗教學(xué)中心力學(xué)實驗教學(xué)中心材料力學(xué)實驗三材料力學(xué)實驗三 純彎梁電測綜合實驗純彎梁電測綜合實驗工程上有許多構(gòu)件的工程上有許多構(gòu)件的幾何形狀幾何形狀、所受、所受外力外力非常復(fù)雜或者構(gòu)件的非常復(fù)雜或者構(gòu)件的邊界條件邊界條件不不清楚，在這樣的情況下，用材料力學(xué)理論很難求解或者是根本沒有解。因清楚，在這樣的情況下，用材料力學(xué)理論很難求解或者是根本沒有解。因此，就必須通過此，就必須通過力學(xué)實驗力學(xué)實驗的方法來尋求解答的方法來尋求解答即即實驗應(yīng)力分析。實驗應(yīng)力分析。電阻應(yīng)變測量法電阻應(yīng)變測量法（簡稱電測法）是實驗應(yīng)力分析中運用最為廣泛的一種。（簡稱電測法）是實驗應(yīng)力分析中運用最為廣泛的一種。傳感元件傳

2、感元件-電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片一、概述：一、概述：圖一、大型拖車應(yīng)力測試圖一、大型拖車應(yīng)力測試圖二、壓縮機(jī)工作應(yīng)力測試圖二、壓縮機(jī)工作應(yīng)力測試圖三、水壩鋼閘門應(yīng)力測試圖三、水壩鋼閘門應(yīng)力測試圖四、電測在汽車衡中的應(yīng)用圖四、電測在汽車衡中的應(yīng)用傳感器傳感器測試儀測試儀前置放大器前置放大器圖五、電測在自動生產(chǎn)線上的應(yīng)用圖五、電測在自動生產(chǎn)線上的應(yīng)用傳感器傳感器二、實驗?zāi)康模憾?、實驗?zāi)康模? 1、初步掌握電測法的基本原理和測試方法；、初步掌握電測法的基本原理和測試方法； 三、實驗設(shè)備、裝置和儀器：三、實驗設(shè)備、裝置和儀器：2 2、測定梁在純彎曲時各測點的正應(yīng)變、計算出正應(yīng)力，、測定梁在純彎曲時各測點的

3、正應(yīng)變、計算出正應(yīng)力， 并與理論計算值比較以驗證彎曲正應(yīng)力公式；并與理論計算值比較以驗證彎曲正應(yīng)力公式；1 1、梁彎曲實驗裝置、梁彎曲實驗裝置 ；2 2、 DH3818靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀 ；3 3、CMT5105CMT5105電子萬能材料試驗機(jī)；電子萬能材料試驗機(jī)；4 4、0.02mm 0.02mm 游標(biāo)卡尺、鋼卷尺；游標(biāo)卡尺、鋼卷尺；3 3、繪出梁在純彎曲時正應(yīng)變沿梁高度的分布圖。、繪出梁在純彎曲時正應(yīng)變沿梁高度的分布圖。四、實驗步驟：四、實驗步驟：1 1、用游標(biāo)卡尺和鋼直尺測量梁的寬度、用游標(biāo)卡尺和鋼直尺測量梁的寬度b b和高度和高度h h，載荷作用點到梁支點的距離，載荷

4、作用點到梁支點的距離a a；2 2、采用多點半橋公共補償測量法，將應(yīng)變片和公共溫度補償片分別接、采用多點半橋公共補償測量法，將應(yīng)變片和公共溫度補償片分別接DH3818 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的相鄰橋臂上；靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的相鄰橋臂上；3 3、依照靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的操作規(guī)程對應(yīng)變儀進(jìn)行檢驗并調(diào)整每點的電橋平衡；、依照靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的操作規(guī)程對應(yīng)變儀進(jìn)行檢驗并調(diào)整每點的電橋平衡；4 4、啟動、啟動CMT5105CMT5105電子萬能材料試驗機(jī)電子萬能材料試驗機(jī), ,按加載方案逐級加載，每加一級載荷，按加載方案逐級加載，每加一級載荷， 相應(yīng)測讀一次各點的應(yīng)變值直至加到預(yù)計的最終載荷為止，然后全部卸載；相應(yīng)測讀一

5、次各點的應(yīng)變值直至加到預(yù)計的最終載荷為止，然后全部卸載；5 5、實驗結(jié)束，卸載；關(guān)閉試驗機(jī)、應(yīng)變儀，清理現(xiàn)場。、實驗結(jié)束，卸載；關(guān)閉試驗機(jī)、應(yīng)變儀，清理現(xiàn)場。電阻應(yīng)變測量法（簡稱電測法）的基本原理是用電阻應(yīng)變片作為傳電阻應(yīng)變測量法（簡稱電測法）的基本原理是用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將被測構(gòu)件表面的物理量、力學(xué)量、機(jī)械量等感元件，將被測構(gòu)件表面的物理量、力學(xué)量、機(jī)械量等非電量非電量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成電量電量來進(jìn)行測量的一種實驗方法。來進(jìn)行測量的一種實驗方法。五、電測法基本原理五、電測法基本原理: :被測構(gòu)件被測構(gòu)件電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片電電 量量光、電、機(jī)械光、電、機(jī)械傳感器傳感器測量儀器測量儀器數(shù)據(jù)采

6、集與處理數(shù)據(jù)采集與處理預(yù)預(yù) 測測 量量物理參量物理參量力學(xué)參量力學(xué)參量機(jī)械參量機(jī)械參量生物參量生物參量電電 壓壓電電 流流計算機(jī)計算機(jī)應(yīng)變儀應(yīng)變儀六、電阻應(yīng)變效應(yīng)：六、電阻應(yīng)變效應(yīng)：KK電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片電阻絲電阻絲( (絲柵絲柵) )基底基底引出線引出線覆蓋層覆蓋層ALRLKALRRLKKRL導(dǎo)線電阻的表達(dá)式：導(dǎo)線電阻的表達(dá)式：R+RLFFL+LR電阻絲電阻絲由實驗知：線應(yīng)變與電阻變化由實驗知：線應(yīng)變與電阻變化率之間存在線性關(guān)系。率之間存在線性關(guān)系。七、應(yīng)變測量原理：七、應(yīng)變測量原理：構(gòu)件受力后，構(gòu)件受力后，BD BD 間的輸出電壓改變?yōu)椋洪g的輸出電

7、壓改變?yōu)椋豪秒姌蚱胶庠頊y量電阻改變，從而進(jìn)一步得到被測構(gòu)件表面的應(yīng)變利用電橋平衡原理測量電阻改變，從而進(jìn)一步得到被測構(gòu)件表面的應(yīng)變構(gòu)件構(gòu)件應(yīng)變片應(yīng)變片R2R3R4FFR1電橋平衡條件：電橋平衡條件：BD1 13 32 24 4( (U U= = 0 0) ) R R R R = = R R R R即U1 12 23 34 41 12 23 34 4R RR RR RR R= =( (- -+ +- -）4 4R RR RR RD DR RU UB B1234U()4 iiRLRL其中（）ABDCUR1R2R3R4UBD正負(fù)正負(fù)八、電阻溫度補償：八、電阻溫度補償： 將將R R1 1貼在構(gòu)件受

8、力處，貼在構(gòu)件受力處，R R2 2 貼在附近不受力處，環(huán)境溫度的變化對相同應(yīng)變片貼在附近不受力處，環(huán)境溫度的變化對相同應(yīng)變片R R1 1、R R2 2 所引起的電阻值變化同為所引起的電阻值變化同為R RT T1TTBD1R +RRUU=(-)4RR2UU1 1T TT T1 1= = （+ +- -） = = 4 44 4由于溫度變化對電阻值影響很大，利用電橋特性即可以消除由于溫度變化對電阻值影響很大，利用電橋特性即可以消除iiRLRL其中（）溫度補償片溫度補償片固定電阻固定電阻工作片工作片BADCR1R2R3R4UFFR1R2構(gòu)件構(gòu)件當(dāng)溫度變化時當(dāng)溫度變化時E九、單梁布片示意圖：九、單梁布片

9、示意圖：)(500)(25)(30)(100)(200梁的尺寸mmLmmbmmhmmdmma：IyMz理等量逐級加載法：等量逐級加載法：E實每一枚應(yīng)變片間距為每一枚應(yīng)變片間距為:h/4:h/4m34521m中性層中性層aabhdLF/2F/266橫向橫向應(yīng)變片應(yīng)變片縱橫十、應(yīng)變沿梁高度的分布圖：十、應(yīng)變沿梁高度的分布圖：應(yīng)變沿梁高度的分布圖應(yīng)變沿梁高度的分布圖L Lh53412hF/2F/212345十一、接線示意圖：十一、接線示意圖：導(dǎo)線接線住導(dǎo)線接線住123456781/4 橋橋9補償補償10半橋半橋通道號通道號應(yīng)變量及設(shè)置修正系數(shù)應(yīng)變量及設(shè)置修正系數(shù)12345678910確認(rèn)確認(rèn)退格退格

10、設(shè)置設(shè)置平衡平衡短接片短接片ABCD1 1點點2 2點點3 3點點4 4點點5 5點點工作片工作片溫度補償片溫度補償片DH3818靜態(tài)應(yīng)變儀靜態(tài)應(yīng)變儀十二、實驗數(shù)據(jù)表：十二、實驗數(shù)據(jù)表：梁的材料：彈簧鋼梁的材料：彈簧鋼2;6;12;210101236FaMbhWbhIGPEZZa；10002000300040005000 應(yīng)變增量平均值應(yīng)變增量平均值實測應(yīng)力實測應(yīng)力實實（MPaMPa）理論應(yīng)力理論應(yīng)力理理（MPaMPa）載荷（載荷（N）載荷值載荷值 增量增量應(yīng)變值應(yīng)變值 增量增量應(yīng)變值應(yīng)變值 增量增量 應(yīng)變值應(yīng)變值 增量增量應(yīng)變值應(yīng)變值 增量增量應(yīng)變值應(yīng)變值 增量增量100010001000 1000 p測點測點 1 () 2 () 3 () 4 () 5 ()理理- -實實 理理100%6( () )橫向應(yīng)變橫向應(yīng)變 上 實測泊松比值實測泊松比值實測彈性模量值實測彈性模量值十三、實驗報告要求：十三、實驗報告要求：1 1、書寫端正、整潔；、書寫端正、整潔；2 2、圖表規(guī)范、可自行設(shè)計；、圖表規(guī)范、可自行設(shè)計；3 3、標(biāo)注正確、全面；、標(biāo)注正確、全面；4 4、實驗原理既要有文字?jǐn)⑹?，又要有圖示；、實驗原理既