第九章-应变、力和扭矩的测量.pptVIP

第一节 应变测量 一、杆件在单一变形的应变测量 关于杆件的应力和变形的计算，请参阅材料力学中有关章节。这里仅介绍应变测量方法。 1.拉伸（压缩）构件 如图所示受拉构件，测量其拉（压）应变时，有多种方案，下面介绍两种。 1.拉伸（压缩）构件 （1）方案一 （如图所示） 1.拉伸（压缩）构件 工作片R1的电阻变化包括由拉力P造成的，因温度效应而致的两部分，即： 补偿片R2的阻值将仅因温度效应而致，即： 1.拉伸（压缩）构件 接成半桥（R3，R4为仪器上的固定电阻），则电桥的输出电压将为： 1.拉伸（压缩）构件 如果工作片和补偿片取自同一批，补偿试件与被测试件材料相同，且处于相同的温度场中，则： 温度效应影响排除了，通过电阻应变仪，仅测得拉（压）应变。 有时设置不受力的补偿试件不方便，方案二中补偿片也感受机械应变： 1.拉伸（压缩）构件 （2）方案二（如图所示） 1.拉伸（压缩）构件 将补偿片也贴到构件上，紧靠工作片R1并与其垂直，电桥接法与上同： R1—工作片， R2—补偿片（感受机械应变）。 1.拉伸（压缩）构件 1.拉伸（压缩）构件 2.构件受弯矩作用，测其表面应变 1（1） 方案一：单设补偿片， 2.构件受弯矩作用，测其表面应变 R1—工作片，R2—补偿片；表面为单向应力状态（分析方法与前相同），接半桥。 2.构件受弯矩作用，测其表面应变 2.构件受弯矩作用，测其表面应变 接成半桥，可以消除温度效应的影响。 当施加弯矩M时，R1感受拉应变εM1，R2感受压应变εM2，若构件横截面有水平对称轴，则εM1=-εM2可得到： 2.构件受弯矩作用，测其表面应变 R1、R3感受拉应变，ε1=ε3=ε R2、R4感受压应变，ε2=ε4=－ε 3.圆轴扭矩的测量 圆轴受扭矩时，横截面上受剪应力作用，在与轴线成45°角的方向上存在有最大的拉应力和压应力σ1=σ2，且其数值与原截面上最大剪应力τmax相等。即：σ1=σ2=τmax。 在与轴线成45°角方向上各贴一个应变片Ra、RC，接半桥。 3.圆轴扭矩的测量 3.圆轴扭矩的测量 由于σa=-σc，所以： 3.圆轴扭矩的测量 3.圆轴扭矩的测量 3.圆轴扭矩的测量 在工程实际中，常常用这种方法测圆轴所受的扭矩，即： 而（实心圆轴） 其中， d—圆轴直径。 3.圆轴扭矩的测量 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 如图所示为一偏心受压立柱。 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形 由力学分析可知，在弹性范围内，它相当于轴向压缩和纯弯曲的叠加，因而是组合变形的杆件。轴向压缩正应力为σy 在截面上均匀分布 纯弯曲正应力 在截面两侧为最大，即 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 （设截面对中性轴对称）叠加后最大应力产生在立柱两侧边缘上，为： 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 在A点处，应变片R1所测应变为： 在B点处，应变片R2所测应变为： 据此，我们可以采取不同的接桥方式来单测压缩或单测弯曲。 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 （1）消压测弯：采用半桥连接。 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 （ 2）消弯测压： 另设补偿块，贴温度补偿片R3、R4， 采用半桥联结 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 ΔR1=ΔR1w+ΔR1y+ΔR1t ΔR2=ΔR2w+ΔR2y+ΔR2t ΔR3=ΔR3t ΔR4=ΔR4t ΔR1w=－ΔR2w ΔR1y=ΔR2y=ΔRy ΔR1t=ΔR2t=ΔR3t=ΔR4t=ΔRt 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 ②采用全桥接法： R1、R2接相对桥臂 R3、R4接相邻桥臂 1.弯曲与拉伸（压缩）的组合 变形 2.扭转和弯曲的组合变形 2.扭转和弯曲的组合变形 以一简单圆轴为例，如上图所示，当它同时承受扭矩Mn，及横向应力P作用时，就成为弯扭组合变形。要求单独测取其中某一变形成分作用下的应变（应力）。 我们在圆轴表面的前后各取一点E和F，两点在包括杆轴线及力P的水平面上。并在每点粘贴与杆轴线成45°角的二个应变片Ra′、R