應(yīng)變片-實驗指導(dǎo)書

靜態(tài)電阻應(yīng)變儀操作及應(yīng)變片組橋?qū)嶒?實驗?zāi)康?1\*GB2⑴掌握靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法；=2\*GB2⑵了解電測應(yīng)力原理，掌握直流測量電橋的加減特性；=3\*GB2⑶分析應(yīng)變片組橋與梁受力變形的關(guān)系，加深對等強度梁概念的理解。2設(shè)備儀器=1\*GB2⑴50KN電子萬能試驗機一臺；=2\*GB2⑵靜態(tài)電阻應(yīng)變儀一臺；=3\*GB2⑶等強度測試梁一套。3實驗原理圖2－１實驗裝置圖實驗裝置如圖2－1，梁的厚h=11.65mm、寬b（X）=X/9，在X=200mm和X=300mm處梁的上下表面沿對稱軸方向粘貼了四片電阻應(yīng)變片Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4。電阻片阻值：120Ω，靈敏度系數(shù)：2.12，電阻片長：5mm。由這四個電阻片在靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上接成不同的測量橋路進行測量可以熟練掌握應(yīng)變儀的使用。實驗中，要明確電阻應(yīng)變片和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的測量原理：=1\*GB2⑴電阻應(yīng)變片測量原理目前常用的箔式電阻應(yīng)變片是用0.003~0.01mm高阻抗鎳銅箔材經(jīng)化學(xué)腐蝕等工序制成電阻箔柵，然后焊接引出線，涂上絕緣膠粘固到塑料基膜上。使用時，只須把基膜面用特制膠水牢固粘貼到構(gòu)件的測點處。這樣當構(gòu)件受力變形時電阻應(yīng)變片亦隨之變形，則電阻應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生改變。其特性關(guān)系為：ΔR/R0∕ΔL/L0=K即是說，應(yīng)變片電阻的改變率與長度的改變率的比為一常數(shù)K，而長度的改變率ΔL/L0=ε。常數(shù)K也稱電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，電阻應(yīng)變片作為產(chǎn)品出廠時會給出K、R0、L0。因此，只要有專門的電子儀器能測出應(yīng)變片的電阻改變率ΔR/R0，即可完成應(yīng)力測量σ=Eε這種專門的電子儀器已廣泛應(yīng)用，就是靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。=2\*GB2⑵靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測量原理靜態(tài)電阻應(yīng)變儀是依據(jù)惠斯頓電橋原理進行測量的?；菟诡D電橋如圖2－2所示：圖2—2惠斯頓電橋若在節(jié)點A、C之間給一直流電壓VAC，則B、D之間有電壓輸出VBD，且VBD=（R1R3-R2R4）VAC/（R1+R2）（R3+R4），當R1R3=R2R4時，稱電橋滿足平衡條件，此時VBD=0，且由該電橋特性知當R1=R2=R3=R4=R時，電橋為全等臂電橋。dVBD=（ΔR1/R-ΔR2/R+ΔR3/R-ΔR4/R）由于電阻應(yīng)變片有ΔR/R=Kε，上式可寫成：dVBD=K（ε1-ε2+ε3-ε4）即是說電橋輸出電壓與四個橋臂上電阻應(yīng)變片所產(chǎn)生應(yīng)變的代數(shù)和成正比。即4dVBD/KVAB=（ε1-ε2+ε3-ε4）令4dVBD/KVAB=ε則ε=（ε1-ε2+ε3-ε4）。這便是靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測量原理。同時，也表明了測量電橋的加減特性。利用電橋的加減特性可以根據(jù)不同的測量需求實現(xiàn)單臂、半橋、全橋等測量。要記住的是靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的顯示值是微應(yīng)變（με），ε=106με。4實驗步驟：（一）單臂測量=1\*GB2⑴把等強度測試梁上四個電阻應(yīng)變片Ｄ1Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4分別接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的四路電橋的AB兩點；四路電橋的B點短接連通，即可用一個電阻應(yīng)變片進行溫度補償。把它接入一路電橋的B、C兩點，形成公共補償、實現(xiàn)多點測量。每個電橋的R3、R4兩個橋臂電阻在應(yīng)變儀內(nèi)已接好，四路電橋各自形成一個測量回路。打開某路電橋，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀顯示窗即顯示該路電橋所測的微應(yīng)變值。溫度補償用電阻應(yīng)變片是粘貼在與被測構(gòu)件相同的材料塊上，不受載、置于測試點附近的電阻應(yīng)變片。其作用是補償測試點環(huán)境溫度變化對測量結(jié)果造成的誤差，測量橋路如圖2－3。此時，應(yīng)變儀測量方式選擇鍵應(yīng)選“半橋測量”。圖2－３測量橋路=2\*GB2⑵開啟電子萬能試驗機，按等量加載程序?qū)υ囼灹杭虞d。當F=0時，將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上四路電橋的輸出值調(diào)為0。然后，當F依次每增加500N時，分別記錄各路電橋測出的微應(yīng)變值，直至加載程序結(jié)束。附：實驗數(shù)據(jù)記錄表（表2-1）載荷測點F（N）△ε平均值△σ=E*△ε（MPa）△F（N）實驗值1ε△ε2ε△ε3ε△ε4ε△ε理論值ε△ε（二）半橋測量=1\*GB2⑴在靜態(tài)電阻應(yīng)變儀某個測量電橋的A、B、C接點上按圖2-4方法接入Ｄ1Ｄ2；Ｄ1Ｄ3；Ｄ1Ｄ4兩個電阻應(yīng)變片所進行的應(yīng)變測量，稱半橋測量。由電橋特性知：半橋測量可放大或抵消應(yīng)變輸出值。圖2-4=2\*GB2⑵開啟電子萬能試驗機，按等量加載程序?qū)υ囼灹杭虞d。當F=0時，將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上所接電橋的輸出值調(diào)為0。然后，當F依次每增加500N時，分別記錄各電橋測出的微應(yīng)變值于表2—2，直至加載程序結(jié)束。附：實驗數(shù)據(jù)記錄表（表2-2）載荷組橋形式500N1000N1500N2000N應(yīng)變增量平均值D1D2組成半橋D1D3組成半橋D1D4組成半橋（三）全橋測量=1\*GB2⑴在靜態(tài)電阻應(yīng)變儀某個測量電橋的A、B、C、D接點上按圖2－5方法接入Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4四個電阻應(yīng)變片所進行的應(yīng)變測量，稱全橋測量。此時，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上測量方式選擇鍵應(yīng)取“全橋測量”。全橋測量可進一步放大或抵消應(yīng)變輸出值。圖2－５=2\*GB2⑵開啟電子萬能試驗機，按等量加載程序?qū)υ囼灹杭虞d。當F=0時，將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上所接電橋的輸出值調(diào)為0。然后，當F依次每增加500N時，分別記錄該電橋測出的微應(yīng)變值，直至加載程序結(jié)束。5實驗結(jié)果處理先求理論計算值：根據(jù)彎曲理論可知Ｄ1、Ｄ3、測點受拉；Ｄ2、Ｄ4測點受壓，并且為單向應(yīng)力狀態(tài)。其應(yīng)力大小σ=6FX/bh2，又由虎克定律σ=Eε，在E=200Gpa時，知：ε=6FX/Ebh2；此為被測點應(yīng)變的理論計算值。再求實驗測量值：把各次實驗數(shù)據(jù)記錄表中F每增加500N時ε的增加值求出，應(yīng)有5個ε的增加值。然后計算它們的算