桥路与弯曲应力实验.ppt

材料力学电测实验部分 概 述 桥路与弯曲应力实验 一.实验目的 二.实验装置简图 截面上应力的分布规律 图示分布规律 1.基本计算公式 2.传感元件——电阻应变片 各种电阻片样品 3.电阻片的工作原理 4.应变仪电桥的工作原理 温度补偿片（?桥测量或称单点测量） 半桥测量 对臂测量 全桥测量 三.实验内容及要求 四.实验报告要求 实验曲线的正确画法 五.原始数据 思考题 参考数据表格 附 1/4桥测量的操作步骤 结束 * * 电测实验概论 弯曲应力与桥路实验 工程力学系电测实验室 电测法的基本原理： 电阻应变测量（简称电测法）原理是用电阻应变片作为传感元件，将被测构件表面的物理量、力学量、机械量等非电量转换成电量进行测量的一种实验方法。 被测构件 电阻片 电 量 光、电、机械 传感器 测量仪器 数据采集与处理 预 测 量 物理参量 力学参量 机械参量 生物参量 电 压 电 流 实验目的； 电测法基本原理； 实验装置及仪器设备； 实验内容及要求； 实验原始数据； 实验报告要求。 测定矩形梁在横弯条件下指定截面的应力分布规律，并与理论值进行比较； 利用已有布片方案进行各种组桥，并比较不同组桥方式的测量结果，学习提高测量灵敏度的方法，并计算出各种组桥方式下的桥臂系数B； 初步掌握电阻应变仪的使用方法及电子拉力机的操作。 高度h，宽度b自己量测； 跨度L，支点到截面距离a要校准。 L = a = 在平面弯曲条件下，矩形梁任一截面上的应力沿高度的变化： M x l/2 Pl/4 M-x弯距图 1 2 3 4 5 6 7 布片图 应力分布图 应力状态 -σ +σ σ σ 1.弯曲正应力公式： 2.虎克定律： Jy 电阻片的构造 金属丝的电阻应变效应 电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理学原理工作的。由物理学可知，导线电阻 的表达式： 我们将电阻应变片粘贴在受载构件上，当受到拉伸时金属丝将被伸长电阻值随之增加，同理受到压缩时电阻值将减小，可见电阻值随变形而发生变化。由实验可知，当变形在一定范内，线应变与电阻变化率之间存在线性关系。即： 目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。 四臂电桥如图所示： 式中： ?1、 ?2、 ?3、 ?4分别代表四个应变片所感受的应变值，我们称此式为电桥的加减特性。 当在小应变、等桥臂（R1= R2= R3 = R4 ）、相同的灵敏系数时，上式简化成下式： 若电桥的四个臂均与粘贴于构件上的电阻片相连，当构件变形时，桥臂上的阻值分别变为： R1+?R1 、R2+?R2、 R3+?R3、 R4+?R4。此时BD点的输出电压为： 可以证明输出电压与桥臂阻值的关系： 几种常用的组桥方式： 1. 单臂测量：桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为： 2.半桥测量：桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为： 3. 对臂测量：桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。输出的桥压为： 4.全桥测量：桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输出的桥压为： 引起电阻片的阻值改变的因素：1.机械变形；2.温度变化。温度变化引起阻值改变的量是无用的量。可以利用电桥加减特性，通过温度补偿片来消除。即单臂（?桥）测量。 在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。 在AB，CD两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。 电桥的四个臂上接工作片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消。 1. 测量矩形截面梁指定截面的应力分布。通过接线箱对梁上7枚电阻片逐片进行单臂测量，要求每枚电阻片不少于2遍有效差值。所谓差值就是用末读数减去初读数，即 2. 根据仪器显示的数值经过修正得到实际应变值： 将修正后的 ?片带入下式计算出应力值。 ??＝ ?末－ ?初 σ = E ε片 3. 利用梁上下表面各两片电阻片按下列方式进行测量，求出该截面最大应变?max，及各种组桥方式下的桥臂系数B： 半桥测量：两片工作片，选所感应的应变值符号相反，大小相等的； 对臂测量：两片工作片，选所感应的应变值符号相同。大小相等的； 全桥测量：四片工作片，选所感应的应变值符号和应变值两两相同的。 实验名称，实验日期，实验成员姓名及学号; 实验目的; 实验设备及装置简图：应注明所用机、仪器的名称、 型号、精度、量程等，并画出实验装置简图; 实验原理简述; 实验内容及步骤; 原始实验数据：包括所用材料的力学性能指标，如： 材料名称及牌号、弹性模量E。机、仪器的量 程，加载速度、应变仪的灵敏系数、电阻