實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析 3電橋特性及應(yīng)用 學(xué)習(xí)課件

§3-1測(cè)量電橋的基本特性和溫度補(bǔ)償ABCDR1R2uBDR4R3V第三講測(cè)量電橋的特性及應(yīng)用

一、測(cè)量電橋的基本特性相鄰橋臂的電阻有大小相等、符號(hào)相反的變化，或相對(duì)橋臂的電阻有大小相等、符號(hào)一致的變化，則電橋的輸出加倍，即電橋的靈敏度提高為原來的兩倍。

2．§3-1測(cè)量電橋的基本特性和溫度補(bǔ)償ABCDR1R2uBDR4R3V第三講測(cè)量電橋的特性及應(yīng)用

一、測(cè)量電橋的基本特性若相鄰橋臂的電阻有大小相等、符號(hào)相反的變化，而相對(duì)橋臂的電阻有大小相等、符號(hào)相同的變化，則電橋的輸出將增加三倍，即電橋的靈敏度提高為原來的四倍。

3．?二、溫度影響及補(bǔ)償方法（一）、溫度影響1．當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，由于敏感絲柵材料的電阻溫度系數(shù)而產(chǎn)生的電阻相對(duì)變化為系數(shù)不同應(yīng)變片被迫拉長(zhǎng)或縮短，而產(chǎn)生一定的附加應(yīng)變，其值為

2．當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，由于敏感絲柵材料和被測(cè)構(gòu)件材料的膨脹式中：——構(gòu)件材料的線膨脹系數(shù)——敏感絲柵材料的線膨脹系數(shù)相應(yīng)的電阻變化為溫度變化產(chǎn)生的總相對(duì)電阻變化為對(duì)應(yīng)的應(yīng)變和應(yīng)力為例如：粘貼在鋼試件上的康銅絲應(yīng)變片，當(dāng)溫度變化10C時(shí)的溫度應(yīng)力。（二）

、補(bǔ)償方法溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片法——通過對(duì)應(yīng)變片的敏感柵材料和制造工藝上采取各種措施，使K、

內(nèi)時(shí)，使。、、幾個(gè)系數(shù)互相配合，當(dāng)應(yīng)變片在一定的溫度范圍常用于中、高溫下的應(yīng)變測(cè)量。

橋路補(bǔ)償法——1．補(bǔ)償塊法R1R2R1R2補(bǔ)償塊注：應(yīng)變片靈敏系數(shù)相同、粘貼工藝相同、材料相同2．工作片法靈敏度提高一倍

ABCDR1R2uBDR4R3V工作片補(bǔ)償片§3-2電阻應(yīng)變計(jì)在電橋中的接線方法ABCDR1R2R4R3目的：

1、實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償

2、從復(fù)雜變形量中測(cè)出所需求的某一應(yīng)變分量

3、增大應(yīng)變儀的讀數(shù)，減少讀數(shù)誤差一、半橋接線法對(duì)于等臂電橋1、半橋測(cè)量ABCDR1R2R4R32、單臂測(cè)量ABCDR1R2R4R3二、全橋接線法對(duì)于等臂電橋1、全橋測(cè)量ABCDR1R2R4R32、對(duì)臂測(cè)量ABCDR1R2RR三、串聯(lián)和并聯(lián)式接線法1、串聯(lián)接線法結(jié)論：1、橋臂的應(yīng)變?yōu)楦鱾€(gè)應(yīng)變計(jì)應(yīng)變值的算術(shù)平均值；2、當(dāng)橋臂中串聯(lián)的各個(gè)應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變值相同時(shí)，橋臂的應(yīng)變就等于串聯(lián)的單個(gè)應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變值；3、串聯(lián)后的橋臂電阻增大，在限定電流下，可以提高供橋電壓，相應(yīng)地使讀數(shù)應(yīng)變?cè)龃?；ABCDR1R2RR2、并聯(lián)接線法結(jié)論：1、當(dāng)同一橋臂中所有應(yīng)變計(jì)的電阻改變量都相同時(shí)，橋臂應(yīng)變?yōu)椋?、并聯(lián)后的橋臂電阻減小，在通過應(yīng)變計(jì)的電流不超過最大工作電流的條件下，電橋的輸出電流可以相應(yīng)地提高n倍。橋臂的應(yīng)變就等于單個(gè)應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變值；§3-3測(cè)量電橋的應(yīng)用缺點(diǎn)：不能消除偏心彎矩引起的附加應(yīng)變方法：最簡(jiǎn)單的方法是半橋補(bǔ)償塊補(bǔ)償以下介紹另兩種方法：一、半橋四片補(bǔ)償塊補(bǔ)償法測(cè)拉（壓）R1補(bǔ)償塊R2PPM=PeM=PePPePPABCDR1R2RR工作片：補(bǔ)償片：由于所以消除了偏心影響。思考?：如何測(cè)偏心距e。R1PM=PePM=Pe補(bǔ)償塊R2ABCDR1R2RR二、全橋四片測(cè)拉（壓）各橋臂應(yīng)變片阻值變化為：由于

所以消除了偏心影響，讀數(shù)應(yīng)變?yōu)槔煲鸬恼鎸?shí)應(yīng)變的倍。ABCDR1R2R4R3R2R1PM=PePM=PeR3R4三、平面應(yīng)力狀態(tài)下的測(cè)量（主應(yīng)力方向已知）T各橋臂應(yīng)變片阻值變化為：由于所以TAR3R1R2R4ABCDR1R2R4R3四、組合變形時(shí)某種應(yīng)變成份的測(cè)量各橋臂應(yīng)變片阻值變化為：由于所以?利用此布片能否測(cè)量拉應(yīng)變或彎曲應(yīng)變，怎樣接橋，應(yīng)注意什么問題；儀器讀數(shù)為扭轉(zhuǎn)引起的真實(shí)應(yīng)變數(shù)的四倍。TMMPPTAR3R1R2R4ABCDR1R2R4R3?設(shè)計(jì)測(cè)量拉應(yīng)變或彎曲應(yīng)變時(shí)最簡(jiǎn)單的布片和接橋。PPPPTTMM?PPPP?ABCDR1R2R4R3ABCDR4R3VPPMM測(cè)拉應(yīng)變TTPP測(cè)拉應(yīng)變MMTTPPTTMMABCDR1R2R4R3V測(cè)彎曲應(yīng)變討論OABabxyzzF圖示直角曲拐，OA段直徑d，材料常數(shù)已知。設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)變測(cè)量方案，要求：1、應(yīng)變計(jì)必須布置在OA段的適當(dāng)位置，可以使用多軸應(yīng)變計(jì)（應(yīng)變花），但不許設(shè)溫度補(bǔ)償片。2、能夠測(cè)出F的大小和位置。3、畫出應(yīng)變計(jì)布片圖和測(cè)量組橋圖。4、給出應(yīng)變儀讀數(shù)與待測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)系式及其分析推導(dǎo)過程。lCRaRbCAB半橋R2R3R4ABCDR1全橋xzOR1(R4)Ra(Rb)R2(R3)45?45?逆y軸方向觀察應(yīng)變計(jì)布片方案Ra,R1,R2Rb

,R4,R3OABabxyzzF1、布片、組橋2、分析推導(dǎo)lCRaRbCAB半橋R2R3R4ABCDR1全橋xzOR1(R4)Ra(Rb)R2(R3)45?45?逆y軸方向觀察應(yīng)變計(jì)布片方案Ra,R1,R2Rb

,R4,R3OABabxyzzF半橋因?yàn)樗詌CRaRbCAB半橋R2R3R4ABCDR1全橋xzOR1(R4)Ra(Rb)R2(R3)45?45?逆y軸方向觀察應(yīng)變計(jì)布片方案Ra,R1,R2Rb

,R4,R3OABabxyzzF全橋lCRaRbCAB半橋R2R3R4ABCDR1全橋xzOR1(R4)Ra(Rb)R2(R3)45?45?逆y軸方向觀察應(yīng)變計(jì)布片方案Ra,R1,R2Rb

,R4,R3OABabxyzzF全橋因?yàn)樗詌CRaRbCAB半橋R2R3R4ABCDR1全橋xzOR1(R4)Ra(Rb)R2(R3)45?45?逆y軸方向觀察應(yīng)變計(jì)布片方案Ra,R1,R2Rb

,R4,R3OABabxyzzF1、布片、組橋2、分析推導(dǎo)3、測(cè)量步驟第一步：用Ra和Rb組成的半橋測(cè)得，并計(jì)算出F。第二步：

用R1、R2

、R3和R4組成全橋測(cè)得，并計(jì)算出z

。AFRaxDbhaRbRcRdCBXdl懸臂梁受力與貼片如圖，材料常數(shù)已知。設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)變測(cè)量方案，要求：1、測(cè)定F大小、方向、作用位置以及自由端D的撓度f。提示：利用應(yīng)變儀讀數(shù)與F、x、a等相關(guān)參數(shù)的關(guān)系。3、對(duì)測(cè)量方法的靈敏度和精度作簡(jiǎn)要分析或說明。2、給出應(yīng)變儀讀數(shù)與待測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)系式及其分析推導(dǎo)過程，并畫出組橋圖。CABRaRbCABRcRdAFRaxDbhaRbRcRdCBXdl截面B1、測(cè)量組橋方案或2、給出應(yīng)變儀讀數(shù)與待測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)系式及其分析推導(dǎo)截面CAFRaxDbhaRbRcRdCBXdl3、測(cè)量步驟第一步，確定F的作用位置、大小及方向：第二步，確定自由端撓度：或AFRaxDbhaRbRcRdCBXdl4、測(cè)量靈敏度和精度分析F、（x+a）的變化按正比關(guān)系影響的變化，從而響靈敏度；F、x的變化按正比關(guān)系影響的變化，從而響靈敏度；W、E的變化按反比關(guān)系影響和的變化，從而響靈敏度。(1)由(2)由，當(dāng)x較?。ń咏?）時(shí)，反應(yīng)F變化的靈敏度較低；對(duì)F的靈敏度總是大于對(duì)F的靈敏度。(3)由，當(dāng)F較?。ń咏?）時(shí)，和反應(yīng)x變化的靈敏度較低。(4)由對(duì)F的靈敏度隨x的減小而減小，因此當(dāng)F較小時(shí)，該方法測(cè)量x的精度較低。和對(duì)x的靈敏度隨F的減小而減小，因此當(dāng)x較小時(shí)，該方法測(cè)量F的精度較低。圖示薄壁圓筒，當(dāng)P保持恒定而F達(dá)到某一特定值時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)純剪切。材料常數(shù)已知。設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)變測(cè)量方案，要求：1、能夠?qū)崟r(shí)柱體部分是否處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)

。3、畫出應(yīng)變計(jì)布片圖和測(cè)量組橋圖。2、如果知道純剪切應(yīng)力狀態(tài)下的軸向壓力F，能夠確定內(nèi)壓值P。4、給出應(yīng)變儀讀數(shù)與待測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)系式及其分析推導(dǎo)過程。xyRyRx圖1布片方案溫度補(bǔ)償片Rt2Rt1Rt1RyRt2ABCDRx圖2對(duì)臂全橋2、關(guān)系推導(dǎo)1、布片與組橋

在純剪切應(yīng)力狀態(tài)下，恒有對(duì)于本題，當(dāng)薄壁圓筒達(dá)到純剪切應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，因此即應(yīng)變儀讀數(shù)為0（確定純剪切應(yīng)力狀態(tài)的原理）。xyRyRx圖1布片方案溫度補(bǔ)償片Rt2Rt1Rt1RyRt2ABCDRx圖2對(duì)臂全橋由純剪切應(yīng)力狀態(tài)的軸向壓力F求取內(nèi)壓的方法：在純剪切狀態(tài)下，有即故可解得解法1：在p和F的聯(lián)合作用下，xyRyRx圖1布片方案溫度補(bǔ)償片Rt2Rt1Rt1RyRt2ABCDRx圖2對(duì)臂全橋xyRyRx圖1布片方案溫度補(bǔ)償片Rt2Rt1Rt1RyRt2ABCDRx圖2對(duì)臂全橋解法2：利用廣義胡克定律可以得到以下關(guān)系xyRyRx圖1布片方案溫度補(bǔ)償片Rt2Rt1Rt1RyRt2ABCDRx圖2對(duì)臂全橋xyRyRx圖1布片方案溫度補(bǔ)償片Rt2Rt1Rt1RyRt2ABCDRx圖2對(duì)臂全橋當(dāng)薄壁圓筒達(dá)到純剪切應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，解出內(nèi)壓p：第四講常溫靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量§4-1靜態(tài)測(cè)量的實(shí)施及穩(wěn)定性目的一、靜態(tài)測(cè)量的實(shí)施

1．確定測(cè)量方案研究構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律研究構(gòu)件的強(qiáng)度問題研究構(gòu)件的局部位置的應(yīng)力集中研究構(gòu)件所受的載荷情況步驟測(cè)量的總體設(shè)計(jì)是根據(jù)測(cè)量的目的和要求選擇測(cè)點(diǎn)位置、確定應(yīng)變計(jì)的布置和組橋方案2．選擇應(yīng)變計(jì)測(cè)點(diǎn)危險(xiǎn)點(diǎn)已知點(diǎn)對(duì)稱點(diǎn)應(yīng)變計(jì)布置和組橋方案應(yīng)力狀態(tài)載荷情況溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)測(cè)量電路和選擇組橋方案的原則提高靈敏度減小誤差依據(jù)構(gòu)件尺寸材料測(cè)量精度應(yīng)力梯度目標(biāo)種類柵長(zhǎng)型式檢查電阻值，并按阻值分組使用3．測(cè)量?jī)x器及設(shè)備選擇和檢查依據(jù)精度要求數(shù)據(jù)采集的數(shù)目和速度目標(biāo)手動(dòng)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)4．應(yīng)變計(jì)的安裝、接線、防護(hù)和檢查粘接劑磁場(chǎng)干擾防潮檢查5．測(cè)量預(yù)加載測(cè)量6．測(cè)量結(jié)果分析及完成報(bào)告必要數(shù)據(jù)計(jì)算依據(jù)及結(jié)果精度評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)論二、靜態(tài)測(cè)量穩(wěn)定性1．影響因素應(yīng)變計(jì)絕緣電阻變化的影響橋臂電阻的變化率ABCDRRRRVRn不計(jì)靈敏系數(shù)的變化，由此產(chǎn)生的應(yīng)變讀數(shù)漂移為例如：R=120，K=2，Rn=60,時(shí),溫度變化的影響措施：應(yīng)變計(jì)的預(yù)載處理應(yīng)變計(jì)粘合劑未完全