应变测量方法教材.ppt

应变仪读数应变为： 此时由轴向拉伸变形引起的应变为： 可见在读数应变中消除了弯曲变形和温度变化的影响。若试件面积为A，得到弹性模量： 2、测量泊松比 在构件两侧面对称位置上，沿与试件轴线垂直的x方向贴两个应变片 ，另外在补偿片上贴两个温度补偿片 。将 和 分别接入两相对桥臂组成全桥。此时各应变片的应变是： 仪器的读数应变： 将 代入上式，可得材料泊松比为： 二、扭转变形 例2-3测定图示（a）圆轴的扭转剪应力。 圆轴扭转时，表面各点为纯剪切应力状态，其主应力大小和方向，如图（b）所示，即在与轴线分别成 方向上有最大拉应力 和最大压应力 ，且 在 作用方向有最大拉应变 ，在 方向有最大压应变 ，且绝对值相等，因此可沿 方向粘贴应变片 和 。 此时： 接半桥测量，应变仪读数应变为： 扭矩作用在 ，作用方向所引起的应变为： 根据广义胡克定律可得： 由此可得： 将 代入上式，得扭转剪应力： 三、弯曲变形 例2-4测定图示悬臂梁的弯曲应变。 梁弯曲时，在同一截面上，上表面受拉，下表面受压，且 在同一截面上、下表面沿杆件轴向各贴一个应变片，此时各应变片的应变为： 接成半桥，则应变仪的读数应变为： 故梁上表面贴片处的弯曲应变为： 可见这样布片和接线，使应变仪读数为梁弯曲应变的两倍，提高了测量灵敏度。 四、组合变形 例2-5测定图示杆件承受弯曲和拉伸变形时的弯曲应变和拉伸应变。 （1）测定弯曲应变 在杆件的上下表面沿轴向粘贴应变片 ，并按照（b）图接成半桥。此时各应变片的应变为： 应变仪读数应变为： 弯曲应变为： 可见这样贴片和接线，消除轴向力和温度变化的影响，测出仅由弯矩引起的弯曲应变。 （2）测定拉伸应变 在杆上下表面分别粘贴两个工作应变片 ，另外在补偿块上粘贴两个补偿片 。将 和 接入两个相对桥臂，组成全桥。此时各应变片的应变为： 应变仪的读数应变为： 由P引起的拉伸应变为： 可见这样贴片、组桥，消除了弯矩的影响，测出的是仅由轴向拉力引起的拉伸应变。 例2-6 测定图示圆轴在拉伸、弯曲和扭转时的扭转剪应力。 在圆轴上成 方向贴四个应变片，组成全桥。 若以 和 分别代表轴向拉力，弯矩和扭矩引起的被测点在 方向的应变，则各应变片的应变为： 应变仪读数应变为： 由扭矩作用引起被测点在 方向的应变为： 由广义胡克定律得扭转剪应力： 可见采用这样组桥，消除了弯矩、轴向力和温度变化的影响，测出了所需要的扭转剪应变，增大读数应变，提高测量灵敏度。 注意：因为应变片只能测线应变，而扭转（弯曲）剪应力引起的线应变在 最大，所以测剪应变只能在 方向贴片，测正应力可沿 方向贴片。 五、应变片式传感器 将应变片粘贴在弹性元件上，接成桥路，从而将感受到的电信号输出。根据所测力学量不同可做成各种传感器，常用的有： 1、力（载荷）传感器； 2、位移传感器； 3、扭矩传感器； 4、压强传感器； 5、加速度传感器； 弹性元件是传感器的关键元件，因此要求弹性元件： b）稳定性好。因而对材料、结构形式，热处理加工等都有一定的要求。 a） 高，弹性范围大。要求弹性元件的最大工作应力处于材料的线弹性范围内。 c）为保证灵敏度，要求贴片部位的应变足够大， 一、测力传感器 根据弹性元件上粘贴应变片处的变形特点，可分为拉压弹性元件、弯曲弹性元件和剪切弹性元件。 1、拉压弹性元件 （1）柱式弹性元件 测拉力或压力的传感器，弹性元件常采用空心圆柱，以便于粘贴应变片和易于热处理、淬透。为防止失稳，壁厚不易太薄 。 应变片在圆筒中部均布，每处贴一纵向片和一横向片。8片应变片组全桥。 应变片在圆筒中部均布，每处贴一纵向片和一横向片。8片应变片组全桥。 纵向串： 横向串： 各桥臂应变为： 应变仪读数应变为： 圆筒的轴向应变： 若圆筒截面面积为A，则压力P与读数应变之间的关系为： 由上式可知，压力和应变成线形关系。这仅仅是理论计算公式。实际上截面面积A在加载时是变化的 ，因此每一个传感器的读数应变与力的关系都是要经过严格的标定试验确定的。 上述弹性元件受到拉力或压力时很难保证作用力严格通过柱的轴线，这就使得弹性元件除了受到轴向力外，还会受到横向力和弯矩作用。为了消除这种影响，在圆筒受载荷端增加两片膜片。 （2）平板开孔式弹性元件 当测量较小