工程实验力学第6章　动态应变测量.pptx

工程实验力学第6章　动态应变测量6.1　动态应变的类型6.2　应变计的动态响应特性和疲劳寿命6.3　动态应变测量的标定6.4　动态应变测量中的干扰与防干扰措施6.5　动态应变的记录曲线与修正6.6　动态应变的数据分析6.1　动态应变的类型6.1.1　周期性动应变6.1.2　非周期性动态应变6.1.3　随机性动态应变6.1　动态应变的类型图6-1　动态应变的分类6.1.1　周期性动应变1)简谐周期性动应变的波形为正弦波，如图6-2a所示，其数学表达式为2)复杂周期性动应变的波形如图6-2b所示，它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，其任意两个谐波频率之比都是有理数。6.1.1　周期性动应变6.1.2　非周期性动态应变1)瞬变性动态应变主要是由于瞬态载荷作用所引起的。2)准周期性动应变是由若干个简谐周期性动应变叠加而成的，但其谐波频率之比不全是有理数。6.1.2　非周期性动态应变图6-2　动态应变的波形6.1.3　随机性动态应变随机性动态应变属于非确定性应变，其变化规律不能用确定的数学关系描述。例如，因机床加工零件时的振动而产生的动应变，因车辆在道路上行驶时的振动而产生的动应变等，均属于随机性动态应变。对随机性动态应变，虽然无法预测其在未来时刻的数值；且在进行重复测量时，所得到的记录都是互不相同的，似乎毫无规律；但大量重复实验的数据表明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。在对这类应变进行重复测量时，每次所得到的结果都是相同的。对于非确定性应变，要选用频率响应范围很宽的测量记录系统，进行大量重复试验，并根据其统计特性进行研究。6.2　应变计的动态响应特性和疲劳寿命6.2.1　应变计的动态响应特性6.2.2　应变计的疲劳寿命6.2.1　应变计的动态响应特性构件上应变的传播过程，有两种形式：1)应变波由构件表面经粘接层和基底传播到应变计的敏感栅。2)应变波沿应变计的栅长方向传播。由于应变波在材料中传播速度v是常数，所以根据上式有： 1)若给定允许的相对误差δ和被测动态应变的最高频率max，则可得出应变计允许的最大栅长。2)若给定允许的相对误差δ和应变计栅长l，可确定应变计允许的极限频率max。2)应变波沿应变计的栅长方向传播。图6-3　应变计的动态响应2)应变波沿应变计的栅长方向传播。6.2.2　应变计的疲劳寿命动态应变测量时，若测点的应变变化频率较快，测量的时间较长，应变计所经受的应变循环次数也就很多。在这种情况下，要求所选用的应变计具有较高的疲劳寿命。一般的电阻应变计在常温下的疲劳寿命为105～106次，动态应变计的疲劳寿命可达107～108次。应变计的疲劳寿命与所经受的应变幅值有关，厂家提供的疲劳寿命值是在±1000微应变的应变幅值下标定的。所以，如果应变幅值大于±1000微应变，则应变计的实际疲劳寿命将低于给定值。试验研究表明，疲劳寿命指标为106次的箔式应变计，若在±(1000～5000)微应变的应变幅值下工作，疲劳寿命有可能降到2×103次左右。6.3　动态应变测量的标定6.3.1　动态应变测量的仪器系统6.3.2　动态测量的标定6.3.1　动态应变测量的仪器系统图6-4　动态应变测量的仪器系统6.3.2　动态测量的标定1.静态标定2.动态标定1.静态标定(1)电标定　应变值的电标定，其原理是由标准电阻应变仪或动态电阻应变仪上的标定装置(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，然后传输给记录设备进行记录。(2)机械标定　应变值的机械标定，其原理是由一套机械装置直接产生定值标准应变信号，然后用应变仪测量并通过记录设备进行记录，或用数据采集系统进行应变信号采集。(2)机械标定　图6-5　标定梁a)等截面纯弯曲梁　b)等强度梁2.动态标定当测量较高频率(100Hz以上)的动态应变时，最好采用动态标定。动态标定的原理，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的频率相近。将应变计粘贴在标准试件上，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。6.4　动态应变测量中的干扰与防干扰措施6.4.1　干扰源的分类及特点6.4.2　干扰源的检查6.4.3　抑制干扰的措施6.4.1　干扰源的分类及特点1.电磁干扰2.静电干扰3.地电压、地电流的干扰4.测量仪器之间的干扰1.电磁干扰应变计的信号是通过测量导线输入应变仪的，数值非常微小(电桥的输出电压通常为毫伏级，有时甚至只有若干微伏)，当外界电磁场变化时，就会受到电磁干扰。根据干扰源的特点，电磁干扰又可以分为：①工频干扰，即工业上使用的50Hz交流电造成的干扰；②无线电干扰，大功率无线电发射台的强磁场在测量导线中产生感生电流引起的干扰。2.静电干扰当应变计的测量导线和干扰源(例如