土木工程材料原理与方法2-试验机和变形仪2010.ppt

* 二、手持式应变仪 主要部件：千分表或百分表 A、B为支点，C、D间板弹簧连接，可自由相对移动，C、D距离的相对变化引起中间百分表（千分表）上读数的变化，从而测得A、B两点间距离的变化。 图1-11 手持式应变仪工作原理图 * 三、杠杆式引伸仪 主要部件：固定刀刃与活动刀刃、杠杆、T形联杆、刻度与反光镜等。 其工作原理为当活动刀刃变化时带动T形联杆作水平移动；与T联杆相连的指针也发生相应的移动，从而读出变化。 如试件的标距为L，变形前的读数为A1，受力变形△L后的读数为A2，则读数差为△A=A2-A1 * 由三角形相似 ∴放大倍数 一般K=1000～1200 图1-13 杠杆式引伸仪工作原理 * 电阻应变测试法 凭借粘贴在试件上的应变片将力学量（应变、位移）等转化成电阻，并利用专门仪器转变为电压、电流或功率输出，从而获得构件的表面应变，再根据应变－应力关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。 * 电测法的优点 测量灵敏度和精度高，其最小应变读数可达1微应变（1με＝10-6㎜/㎜）； 测量范围广，范围为1με到2万με； 频率响应好，从静态到数10万赫兹的动态效应； 应变片尺寸小，最小的应变片栅长可短到0.178㎜，重量轻，安装方便，不影响构件的应力状态，可在高温、低温、高速旋转或强磁场的环境下测量； 由于在测量过程中输出的是电信号，因此易于实现数字化、自动化及无线电遥控，还可制成各种传感器，测量力、位移、加速度等物理量。 * 缺点 1.只能测量构件表面的应变，不能测量构件内部的应变； 2.不能进行全范围的测量。 a.一个应变片只能测定构件表面一个点沿某一个方向的应变； b.只能测得电阻应变栅长范围内的平均应变值。 * 仪器组成 电阻应变片 变形测量仪 简称应变片，是一种电阻式的传感器，是关键性原件，它通过本身电阻的变化来反映所需要测量的应变 又称电阻应变仪，对变形起转换放大作用，将应变片阻值的变化转换成电压（或电流）变化，通过电子放大器将信号放大，并指示出变形的大小。 通过电阻应变仪中的电桥来完成 * 一、工作原理 导体具有应变效应，其阻值随其机械变形而变化。 受力后发生变化，如受到拉力，则L变长△L，A减小△A，则R也相应变化△R，则分别对微分 * 令 （横向应变/纵向应变）,?∴ ∴  令金属电阻丝的灵敏系数 *  Ks一般在单向应力状态下标准标定上由实验来确定, ，KS将为定值，呈线性关系，当电阻丝制成应变片以后，灵敏系数会发生变化 令 K为应变片的灵敏系数，通常为1.8～2.5， ε常用微应变με 表示1με=10-6ε 。 * (二)常用种类与构造 1.种类:可按电阻材料的不同,基底材料的不同,应变绕线形成的不同等分类,常用的有是丝式纸其绕线式。 构造 由电阻丝栅、引出线和绝缘材料。 ①电阻丝：采用高电阻的合金丝做成，一般为康铜丝和镍路丝两种，直径为0.012～0.05㎜； ②引出线:由直径为0.15～0.18㎜的镀银或镀锡铜线组成； ③其层复盖层:良好的机械性能和电绝缘性能,质地柔软易于粘贴，不易吸潮，能在一定的温度下工作，主要有低质和胶质两种。 * * 应变片图 L b 引线 金属电阻丝 * （三）主要规格与特性 几何尺寸与标距 敏感栅工作面积b×L b为基宽，指敏感栅外侧之间的距离。 应变法根据L分为三类，①长标距L=50～200mm；②中标距L=10～20mm；③小标距L=1～3mm；不同应变片基宽b是基本一致的。 应变片的标距选择取决于被测体的匀质性，应变片所测得之应变，是被测试体在L长内的平均值。 电阻R 名义电阻：是指设计值，未经粘贴的电阻片在室温下测定电阻值，一般为120Ω，也有60、350、600等系列。 在允许通过同样电流的情况下，选用较大电阻的应变片，可提高应变片的工作电压，因而输出信号加大，提高了测量灵敏度。 使用前应测定实际电阻，在同一组试体上应变片的阻值差应≯0.5Ω。 * * 灵敏系数大K 即单向轴向应力作用下，应变片的电阻相对变化ΔR/R与试件表面沿应变片轴线方向的应变ε之比值，一般为1.8～2.5。 4.机械滞后 机械应变:在机械荷载作用下试件产生的应变; 指示应变:从电阻应变仪上读出的应变。 机械滞后:在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载和卸载，以试件的机械应变为横坐标，应变片的指示应变为纵坐标，绘制曲线，加载与卸载曲线不相重合。 机械滞后的现象总是存在，是由于敏感栅、基底和粘结剂在承受机械应变后产生的残余变形所致。 减小机械滞后方法：预加、卸载若干次。 * * 温度效应 由于温度变化而引起的电阻相对变化的现象。 需要:由于机械压力而引起的试体变形。