电测应力分析实验报告.docx

文档介绍：电测应力分析实验报告电测实验报告电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量来进行测量的一种方法,是实验应力分析的重要方法之一。电测法以测量精度高、传感元件小和测量范围广等优点,在民用建筑,医学,道路,桥梁等工程实践中得到广泛应用。一、实验目的 ;;。 ,并确定其量程,计算线性度和灵敏度。二、实验仪器、设备和工具等强度悬臂梁实验仪,精密数字测量仪,砝码,砝码盘,数据线,游标卡尺,钢板尺。三、。一端固定,另一端自由的梁为悬臂梁。为了使悬臂梁各个截面的弯曲应力相同,随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸,以保持相同强度,这样的悬臂梁称为等强度悬臂梁。等强度悬臂梁实验仪由已粘贴好电阻应变片的等强度梁、支座、水平仪、调节螺钉和加载砝码等组成,如图1所示。本实验用电测法测量等强度悬臂梁的应力、应变。电阻应变片是能将被测试件的应变转换成电阻变化的敏感元件。它由敏感栅、基片、覆盖层、引线四部分组成,如图2所示。其中,敏感栅是用金属丝制成的应变转换元件,是构成电阻应变片的主要部分;引线作为测量敏感栅电阻值时与外部导线连接之用;基底的作用是保持敏感栅的几何形状和相对位置;覆盖层是用来护敏感栅的;粘贴剂用来将敏感栅固结在覆盖层和基底之间。精密数字测量仪是常用的应变传感器测量仪。当电阻应变片将电阻值的变化转化为电压的变化后,经过精密数字测量仪放大器的放大处理,最后换算成输出与应变成正比的模拟电信号。再经放大处理,经A/D转换,将模拟信号转换成数字信号输出。 ,是将金属丝等制成的电阻应变片贴在构件待测应变处,当构件受力变形时,金属丝亦随之伸缩,因而其电阻也随之改变。电阻改变量与金属丝的线应变之间存在一定的关系。通过电阻应变仪将电阻改变量测出,进而可得到构件所测部位的应变。电阻改变量与构件应变之间存在如下关系: ?RR?K? (1) 式中, ?RR 为电阻应变片电阻值的相对变化量;K为应变片的灵敏系数,对于本实验K为常数; ?为构件应变。图1等强度悬臂梁实验仪图2应变片的结构 ,引起应变片的电阻变化也很小,要想把这种应变直接测量出来很困难。因此,需要有专用的测量电路来测量这种由应变变化而引起的电阻变化。一般情况下,将悬臂梁上的应变片连接成电桥进行测量,可将一枚、二枚或四枚应变片接入到桥臂中,分别称作单桥、半桥和全桥电路,如图3所示。接入应变片的桥臂称为工作臂,在输入端加电压E,则在输出端有输出电压U。本实验采用全桥电路,四个桥臂均接有应变片,电阻值分别为R1,R2、R3和R4。在等强度悬臂梁的自由端挂有砝码盘,不加砝码时,电路为惠斯登电桥,则有 UE? R1R3?R2R4(R1?R2)(R3?R4) ?0 所以R1R3?R2R4 当在砝码盘上加上砝码时,梁发生弯曲变形。电阻应变片也产生相同的应变,阻值发生变化。电阻应变片在悬臂梁上的粘贴位置如图4。R1、R3受到的是拉伸变形,R2、R4受到的挤压变形,则R1、R3的电阻增加,R2、R4的电阻减少。假设各个应变片电阻的变化量为△R1,△R2、△R3和△R4,△R1和△R3的符号为正,△R2和△R4的符号为负。这时有 U 1?R1?R2?R3?R4?-?-)(2)E4R1R2R3R4 若四个桥臂上应变片的灵敏系数均为K,由式可知?R1R1 ?R?R?R ?K?12?K?23?K?24?K?4 R2R3R4 则式变为 UE? K ?1-?2??3-?4)4 (3) 本实验中,电路中的应变片均是相同的,因此R1=R2=R3=R4=R,△R1=-△R2=△R3=-△R4=△R,ε1=-ε2=ε3=-ε4=ε。则(3)式变为 UE ?K?(4) 式中 UE ?S,为传感器的输出灵敏度,单位为mV/V,所以 S?K?(5) 实验中,S的值可由精密数字测量仪直接读出,K作为已知的常数给出。(a)单桥临臂半桥对臂半桥全桥图3电阻应变片的连接方式 : ?? ? E 式中ε——等强度悬臂梁所受的应变; σ——等强度悬臂梁所受的应力; E——弹性模量。又因为?? MW 式中M——被测点的力矩,M=P(L-x),P为对悬臂梁所施加的力,既载荷,P=mg。L为力的作用点到固定点的距离。x为力的作用点到待测点的距离。 W——抗弯截面系数,W=bh2/6,b为梁的宽度,h为梁的厚度。所以式变为?? 6mg(L? bh 2 2 x) 由式得m? ES读bh 6?Ks(L?x)g 或S? 6m?Ks(L?x)g Ebh 2 (9) 1.