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梁应力应变测量
一、实验目的
1、了解电阻应变片的结构及种类;
2、掌握电阻应变片的粘贴技巧;
3、掌握利用电阻应变片测量应力应变的原理;
4、掌握动态测试分析系统的使用及半桥、全桥的接法;
二、实验内容
进行悬臂梁的应变测量
三、实验原理
1、电阻应变片的测量技术
将应变片固定在被测构件上,当构件变形时,电阻应变片的电阻值发生相应
的变化。通过电阻应变测量装置(简称应变仪)可将电阻应变片中的电阻值的变化
测定出来,换算成应变或输出与应变呈正比的模拟电信号(电压或电流),用记录
仪记录下来,也可用计算机按预定的要求进行数据处理,得到所需要的应力或应变
值。
2、电阻应变式传感器
电阻应变式传感器可测量应变、力、位移、加速度、扭矩等参数。具有体积
小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。电阻应变式传感器可分为金属电
阻应变片和半导体应变片两类。
常用的金属电阻应变片有丝式和箔式两种。它由敏感元件、引出线、基底、
覆盖层组成,用粘贴剂粘贴在一起,如图所示。
图1电阻应变片结构图2电桥
3、应变片的测量电路
在使用应变片测量应变时,必须有适当的方法检测其阻值的微小变化。为
此,一般是把应变片接入某种电路,让它的电阻变化对电路进行某种控制,使电路
输出一个能模拟这个电阻变化的电信号,之后,只要对这个电信号进行相应的处理
(滤波、放大、调制解调等)就行了。
常规电阻应变测量使用的应变仪,它的输入回路叫做应变电桥
①应变电桥:以应变片作为其构成部分的电桥。
②应变电桥的作用:能把应变片阻值的微小变化转换成输出电压的变化。
常用电桥连接方法有三种:
(1)单臂半桥接法:R1作为应变片
(2)半桥接法:R1、R2作为应变片
(3)全桥接法:R1、R2、R3、R4均为应变片
电桥的和差特性:电桥的输出电压与电阻(或应变)变化的符号有关。即相
邻臂电阻或应变变化,同号相减,异号相加;而相对臂则相反,同号相加,异号相
减。
利用桥路的和差特性可以提高电桥灵敏度、补偿温度影响,从复杂应力状态
中测取某一应力、消除非测量应力。
本实验采用单臂半桥接法,得到金属梁的拉应变与供桥电压和输出电压之间
的关系为:
得到作用在梁上的弯矩为:
三、实验主要仪器及耗材
DH5923动态电阻应变仪(DH5923动态信号测试分析系统)、电阻应变片、应变
适调器、矩形梁、电烙铁、万用变、小螺丝刀、连接导线、502胶、丙酮、棉花、
镊子、焊锡、酒精等。
五、实验步骤
1、粘贴应变片
(1)去污:用砂轮(本实验采用砂纸代替)除去构件表面的油污、漆、锈斑
等,并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力,用浸有酒精和丙酮的纱布片或脱脂
棉球擦洗。
(2)贴片:在应变片的表面和处理过的粘贴表面上,各涂一层均匀的粘贴胶
(502胶),用镊子将应变片放上去,并调好位置,然后盖上塑料薄膜,用手指揉
合滚压,排出下面的气泡。
(3)在合适位置粘贴接线板,将导线与应变片引线连接。
2、检查:用万用表测量应变片在粘贴过程中是否损坏及线路连接是否正确。
3、接桥:将导线接在应变桥盒上。注意不要把端子扯断。
4、开机:打开测试系统开关,打开采集软件,调整零点;
6、参数设置:设置应变片的灵敏度、梁材料的弹性模量、泊松比、满度值和
滤波方式。
7、调平衡:利用测试软件调节电桥平衡;
8、加载测试,保存数据,对进行处理,完成实验报告。
六、实验报告的要求
1、说明实验的目的及意义;
2、说明实验原理及方法;
3、简要说明实验的步骤
4、举例说明应变效应的作用。
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