第三章 动态应变及结构振动测量课件.pptVIP

第三章动态应变及结构振动测量 $3.1 动态应变测量 动态应变测量 动态应变的类型 动态应变 动态应变的类型 1、周期性动应变 应变随时间变化的规律可以用周期函数来描述 1）简谐周期性动应变：正弦波 2）复杂周期性动应变：可以分解为两个或两个以上振幅不同、频率为某一基波频率整数倍的简谐波 动态应变的类型 2、非周期性动应变 1）瞬变性动应变 由瞬态载荷作用引起的 特点： 只在有限的时间范围内存在 波形是单个脉冲或是迅速衰减的振荡曲线 通常含有从零到无限大的连续分布的所有频率成分 选定测量系统时，要考虑系统的工作频率及信号的脉冲前沿宽度 2）准周期动应变 是由若干个简谐周期性动应变叠加而成的，但其频率之比不全是有理数 3、随机性动应变 变化规律不能用确定的数学公式描述 重复测量的数据存在着一定的统计规律性，可以用概率统计的方法描述和分析 应变片的动态响应和疲劳寿命 1、动态响应特性 动态测量要求： 应变片不仅能正确地感受应变的变化，还要能正确地反映应变的变化 应变片的几何尺寸与被测应变的频率之间应满足一定的关系 构件上应变传播的过程： 应变波由构件表面经粘结层和基底传到敏感栅 应变波沿应变片的栅长方向传播 应变片的动态响应和疲劳寿命 构件表面上A点粘贴栅长为l的应变片 应变波长为 ，其数学式为： 这样，A点处的真实应变值（应变片 栅长中点处的应变值）为： A点的应变测量读数 表示应变片的输出，它等于在应变片栅长范围内各点应变的平均值： 比较上两式可知，用栅长范围内的平均应变表示栅长中点处的应变，将产生误差，其相对误差为： 应变片的动态响应和疲劳寿命 显然， 与比值 有关。 由于： 因此对一定栅长的应变片，当被测应变的频率越高时，其测量读数的相对误差也越大。 应变片的输出与被测应变频率之间的关系，称为应变片的频响特性，它取决于应变片的栅长。 当 时，可以采用近似公式： 由于应变波在材料中的传播速度是常数，所以根据上式有： 给定允许的相对误差和被测动态应变的最高频率，可得出应变片允许的最大栅长 给定允许的相对误差和应变片栅长，可确定应变片允许的极限频率 应变片的动态响应和疲劳寿命 2、疲劳寿命 一般应变片常温下的疲劳寿命为105—106次 动态应变片的疲劳寿命可达107—108次 制造商提供的应变片的疲劳寿命是在+/-1000微应变的应变幅值下标定的，因而应变幅值超过该范围后，应变片的实际疲劳寿命将低于给定值 动态应变测量仪器系统 1、动态测量的仪器 动态应变测量仪器系统 2、动态测量的标定 1）静态标定：工作频率不太高的情况下 原理：用在静态装置上产生的静态应变作为标准应变和被测应变作比较。 方法： 电标定法：由标准电阻应变仪或动态应变仪上的标定电路产生标准电信号，并用这种电信号来模拟标准应变信号，再传输给记录设备进行记录 机械标定法：由一套机械装置直接产生定值标准应变信号，然后再用应变仪测量并由记录设备进行记录，或是用数据采集系统进行应变信号采集 2）动态标定：测量较高频率（100Hz以上)的动应变时 原理：是使标准试件上某点产生一个简谐规律变化且幅值已知的动应变，它的频率和被测结构动应变频率相近。将应变片粘贴在标准试件上，并与测量记录仪器连接，便可根据已知的动应变幅值进行标定。 动态应变测量仪器系统 3、动态测量中的防干扰措施 1）干扰源的分类及特点 电磁干扰：工频干扰和无线电干扰 静电干扰：测量导线与电力线之间存在漏电容时 地电压、地电流：每台仪器的载波频率不同时会发生互扰 仪器间的干扰 2）干扰源的检查 排除应变仪内部因素 检查测量导线及应变片 用标准电阻代替应变片可排除导线原因 加载后卸载时有零漂表明有直流干扰（多来自于发动机、电机的开动或关闭时） 动态应变测量仪器系统 3）防干扰源的措施 电磁干扰： 测量导线绞扭、屏蔽 远离干扰源 缩短测量导线的长度 地电压、地电流： 一点接地 浮空 仪器间的互扰： 各应变仪载波频率同步 其他措施： 滤波 干扰源的屏蔽、接地 动态应变的记录曲线与修正 动态应变测量的典型记录曲线： 记录曲线中要给出时间的作图比例标记 波形曲线上幅高位h所对应的应变值为： H取记录前后标定的H值的平均值 波形图上应变变化和时标的周期记录长 度各为b和B，则应变波形的周期为： 动态应变的记录曲线与修正 修正： 1、零线的修正 2、应变测量值的修正 电标定法：按静态测量时的修正方法修正 机械标定法：不需要修正 动态应变的数据分析 周期性应变信号： 复杂周期性应变可