9力及导出量测量解读.ppt

课程导读 学习目标 1.掌握应力、应变测量的原理，布片和组桥的方法； 2.了解常用测力传感器的原理和应用； 3.了解常用的扭矩测量的方法； 4.掌握应变式扭矩测量的布片、组桥和计算方法; 5.了解扭矩测量信号的传输方式。 电子秤 人体秤 汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料 ） 汽车衡称重系统 力和扭矩测量目的 分析机械零件和机械结构受力状况和工作状态，验证设计计算，确定工作过程和某些物理现象机理。 对设备安全运行、自动控制及设计理论的发展等有重要指导作用。 在国际单位中，力是导出量。F=Ma 力的测量方法 力的测量方法:静力效应和动力效应 静力效应：弹性物体受力作用后产生相应的变形。如用差动变压器测弹性体的变形；与力有关的物理效应：压电效应、压磁效应等。 动力效应：具有一定质量的物理受到力的作用时，其动量发生变化，从而产生加速度的物理现象。 9.1 电阻应变计的应用 电阻应变测量是利用电阻应变计将被测机械量转换成电量，再经过一系列的放大与变换，得到与机械量成比例的参数或曲线，通过标定可得到被测机械量的大小。 ①灵敏系数（试验方法） 将应变计安装在处于单向应力状态的试件表面(钢件)，其轴线与应力方向平行，应变计电阻值的相对变化与轴向应变的比值 。 ③温度的影响 环境温度导致应变计电阻变化： 敏感栅材料的温度效应： ④ 应变计的横向效应及其引起的误差 ⑤工作环境的影响 水、蒸汽、油以及强磁场。 如空气湿度大或应变计与水接触 一方面引起胶层绝缘下降，使桥臂电阻发生变化， 一方面胶层吸水膨胀，产生附加变形。 在现场测试中，应采取必要的防护措施。 (2) 应变计的选用 ① 应变计几何参数的选择 输出表示沿长度方向的平均应变。 应变场梯度大、应变波频率高时应采用小标距； 测量点应力及应力分布时，采用小标距； 混凝土、铸钢、铸铁等件，由于材质为非均匀晶体，宜采用大标距应变计； 一般情况下，标距可选大些；长期使用时，大标距片可减少胶体的应力松弛。 ②电阻值的选择 因应变仪桥臂电阻多按120Ω设计，故无特殊要求时宜选用120Ω应变计，否则应根据仪器所提供的曲线进行修正。 ⑤ 基底种类的选择 70℃以下：纸基 150℃以下：胶基50℃以下； 150℃以上：金属、石棉、玻璃纤维布等。 ⑥丝栅材料选择 在-200℃～300℃，多采用康铜； 高温应变计常采用镍铬合金、卡马合金、铂钨合金； 半导体应变计多用锗、硅、锑化铟制成； 双金属线栅温度自补偿应变计可用电阻温度系数符号相反的两种康铜、康铜－镍、康铜－镍铬合金制成。 9.2 应力的测量 步骤 被测件分析 确定贴片方式 确定组桥方式 计算 1、电阻应变仪的分类 按所测应变信号的频率范围： 1）静态电阻应变仪 静态载荷下的应变，变化缓慢或变化后很快稳定的应变； 2）静动态 工作频率0-1500Hz 3）动态 工作频率0-2000Hz。通常有4-8个通道 4）超动态 工作频率0-100KHz，测量爆炸冲击等瞬态变化的应变。 电阻应变仪结构 2、布片和组桥方法 1)单向拉伸(压缩) 应变测量 半桥： 半桥单臂测量 ： 半桥双臂测量 ： 2)弯曲 应变测量 3)扭矩应变测量 由材料力学知，当受扭矩作用时，轴表面有最大剪应力τmax。轴表面的单元体为纯剪应力状态，在与轴线成+ 45度的方向上有最大正应力σ1和σ2，其值为｜σ1｜=｜σ2｜=τmax。相应的变形为ε1和ε2，当测得应变后，便可算出τmax。测量时应变片沿与轴线成+45°的方向粘贴。 扭矩应变测量 将应变片贴在与轴线成45?方向的表面上，半桥双臂测量其输出为： 扭矩应变测量 若测得沿45°方向的应变ε1，则相应的剪力为 例题1 习题1 一特性常数 A=1Mpa/N 的等强度梁，材料的波松比μ=0.3，弹性模量E=2×105MPa，若悬臂端加载P=20N，根据图中贴片和组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数（ ） ，或填写电阻R的标号。 4)复杂应力情况下单向应力的测量 1) 弯曲与拉伸（压缩）的组合变形 测弯除拉 测拉除弯 扭转、拉伸(压缩)弯曲的组合变形 补充内容 9.2.4 力的测量装置 1. 电阻应变式测力装置 在被测对象上直接布片组桥 在弹性元件上布片组桥，组成各种测力仪。结构简单、制造方便、精度高 。 常用的弹性元件有柱式、梁式、环式、轮辐等多种形式。 (1) 柱式弹性元件 实心和空心 尽可能消除偏心和弯矩的影响，则对称贴在应力均匀的圆柱表面中部。 可以测量0.1～3000吨的载荷，常用于大型轧钢设备的轧制力测量。 (