第5章静态测量(山大版).ppt

Experimental Mechanics 实验力学 第5章 常温静态应变测量 1.1 概述 5.1 静态测量的实施及稳定性 5.1.1 静态测量的实施 　　静态应变测量是指在常温静态条件下进行的应变测量,目的有 研究构件局部位置的应力集中 研究构件的应力应变分布规律 研究构件的强度问题 研究构件所受的载荷状况 静态应变测量的一般步骤 确定测量方案 选择应变计 测量仪器及设备选择和检测 应变计的安装、接线、防护和检查 测量 测量结果分析及完成报告 确定测量方案 　　测点方案：根据理论分析确定应力较大的危险点、应力分布有特点的点。 组桥方案: 应变计布置和组桥方案要考虑测点的应力状态、构件的受载情况和温度补偿的原则。 单向应力状态的测点 平面应力状 态的测点 主应力方向未知: 采用三个应变计（或应变花） 主应力方向已知:应布置互相垂直的两个应变计 只需布单个工作应变计 选择应变计 根据构件尺寸、材料、测量精度要求、应力梯度和测试环境选择应变计种类、栅长和型式。对所用的应变计应预先检查电阻值，并按阻值分组使用。 测量仪器及设备选择 动、静态的选择；测点数量的选择；数据采集处理系统的选择 应变计的安装、接线、防护和检查 　　测量导线布置应考虑导线电阻、分布电容和温度变化的影响，并应避开电磁场干扰，必要时进行屏蔽。应变计安装和接线后应检查编号、绝缘电阻和电阻值，并进行防潮处理。 测量 　　调试，在预先加、卸载1-3次之后，进行预调平衡或初始读数贮存。如果条件许可，正式的加载测量试验应重复2-3次，保证记录数据的可靠性。 测量结果分析及完成报告 　　分析处理已采集的应变数据，常常要转换成应力或主应力。如采用自动数字应变测量装置，分析处理过程可快速完成。经过分析处理，给出相应的结论，并对测量结果做出精度评价和不确定分析。测量试验报告应包括必要的数据、计算依据与计算结果、精度评价与不确定度、试验结论等。 1.2 测量的基本概念 5.1.2 静态测量稳定性 提高测量精度 降低零漂 静态测量稳定性的影响因素有 应变计绝缘电阻变化的影响 　　一般的静态测量，要求绝缘电阻不应低于100MΩ。如果由于某种原因（主要是环境温度变化），使应变计的绝缘电阻下降，则相当于在应变计上并联了一个电阻Rn。这样，它会改变桥臂电阻值，其效果相当于灵敏系数发生变化，从而引起测量误差。如对于R=120 Ω ，k =2，Rn从60MΩ降到1MΩ，εd将下降59。(见教材） 温度变化的影响 　　应变计和测量导线的电阻会随温度发生变化，引起读数漂移。多点测量时，如果多点共有一个补偿片，那么当把新的测点接入电桥时，应该先接通电路预热一段时间。对导热性能差、散热条件不良的构件，则必须采用对每一工作片都单独设置补偿片的方法。 应变计的预载处理 　　在正式测量之前，先对被测构件（也就是对应变计）进行几次预载循环，即反复地加载—卸载，那么再进行测量时，读数漂移现象即可基本消失。注意，预载处理的循环次数一般不少于4～5次，应变计感受的应变，在数值上至少应与正式测量时具有相同的水平，应变的拉压性质也应一致。 屏蔽层处理 　　在外界电磁场干扰的环境中进行测量时，为了防止其对读数的影响，应该采用金属屏蔽线作为测量导线，而且屏蔽层应妥善接地。 其他因素的影响 　　很多工艺方面的因素都会影响测量的稳定性，如应变计粘合剂未完全固化，导线焊接质量不高，接线柱接触不良等，都会引起读数漂移。这些因素一经查明应立即排除。 静态测量稳定性的检测 系统的综合漂移 应变仪的零漂 测试系统卸载后不回零的差值。 　　在多点测量时，可将两个标准精密电阻分别作为工作片与补偿片，接在应变仪某一个通道上。在记录测点的应变读数时，同时记下这一通道的读数。这个读数的变化就可以认为是应变仪的零漂。 　　测点附近放置材料与构件相同但不承受载荷的物块，在该物块上粘贴一个应变计作为工作片，与该工作片对应的补偿片，应和其他测点的补偿片完全相同，与测点应变仪同时纪录，上述应变计不为零的值为环境飘移。 环境变化引起的漂移 　　由外界环境变化而引起的读数漂移其中包括预调平衡箱的重复性误差称为环境变化的漂移。 5.2 应变计栅长的选择 应变计是以其栅长范围内的平均应变来表示这一长度内某点的应变，其误差由栅长大小和其中应变梯度决定。 应变计栅长范围内，应变分布规律可用多项式表示： 其中当 为零时， 是均匀应变，误差为零，当 为零时， 线性变化 ，误差也为零，对二次函数，平均应变 中点