汽車車架應(yīng)變測量實(shí)驗(yàn)報告

1、汽車車架應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)報告 汽車車架應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)報告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解應(yīng)變片的工作原理和貼粘的工藝過程；2、掌握應(yīng)力應(yīng)變試驗(yàn)中半橋電路的連接方法；3、熟悉Hi-Techniques公司SYNERGY采集儀的簡單操作。二、試驗(yàn)儀器、工具1、應(yīng)變片2、502粘結(jié)液 3、萬用表 4、焊接工具：電烙鐵、焊錫、松香 5、絕緣膠帶紙，脫脂棉、酒精、0砂紙、導(dǎo)線等。6、SYNERGY采集儀三、實(shí)驗(yàn)原理1、電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)： 電阻應(yīng)變片由金屬電阻應(yīng)變絲、引出線、基體、保護(hù)層組成，用粘貼劑粘貼在一起，如圖所示。圖1電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖2、電阻應(yīng)變片的工作原理: 以金屬材料為敏感元件的應(yīng)變片，測量試件應(yīng)變的原理是基于

2、金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬絲的電阻隨其變形而改變的一種物理特性。將應(yīng)變片固定在被測構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu)件變形時，電阻應(yīng)變片的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化。通過電阻應(yīng)變測量裝置（簡稱應(yīng)變儀）可將電阻應(yīng)變片中的電阻值的變化測定出來，換算成應(yīng)變或輸出與應(yīng)變呈正比的模擬電信號（電壓或電流），用記錄儀記錄下來，也可用計算機(jī)按預(yù)定的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需要的應(yīng)力或應(yīng)變值。通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流變化。其存在如下關(guān)系式:R= L/S式中：R為電阻、S為金屬絲截面積、L為金屬絲長度、金屬絲電阻率。3、電阻應(yīng)變片應(yīng)變測量組橋的工作原理(惠斯登電橋): 一般電阻應(yīng)變片在受到被測件變形而引起阻值變化十分小，需要借助與惠

3、斯登電橋來測量阻值變化。3.1電橋輸出的關(guān)系電橋的供橋電壓為U0，電橋的輸出電壓為Uy。圖2 惠斯登電橋 假設(shè) R1R2R3R4R，每個橋臂上電阻的變化率不同 設(shè)電阻應(yīng)變片靈敏度Sg與應(yīng)變值和電阻值R及其變化量的關(guān)系為 當(dāng)各個橋臂的電阻應(yīng)變片的靈敏度Sg相同時3.2 和差特性： 在組橋時，應(yīng)變值是對臂相加，鄰臂相減（重要概念）。這是組橋的基本原則。利用這一原則，可以合理組橋： 為了增大信號輸出，對臂的應(yīng)變方向相同，鄰臂應(yīng)變方向相反； 為了抵銷某一信號，對臂的應(yīng)變方向相反，鄰臂應(yīng)變方向相同。3.3 電阻應(yīng)變測量方式 單臂電橋測量方式圖3(a)。 圖3(a) 單臂測量電路 圖3(c) 全橋電路 圖

4、3(b) 半橋測量電路 半橋測量方式圖(b)，其中本次試驗(yàn)采用的便是半橋測量方式。 全橋測量方式圖(c)4、應(yīng)變片的粘貼布置分布圖：圖4 應(yīng)變片布置區(qū)域4、實(shí)驗(yàn)連接框圖： 5、半橋測試電路連接方法: 分別將兩個應(yīng)變片(R1、R2)的一根導(dǎo)線接入接線盒E+和E-，另外兩個應(yīng)變片的端子引連線接在一起,并接入數(shù)據(jù)采集儀接線盒的In+的位置。四、實(shí)驗(yàn)步驟試驗(yàn)之前，指導(dǎo)老師會詳細(xì)介紹試驗(yàn)的相關(guān)要求、傳感器工作原理、測量原理和安全注意事項(xiàng)等內(nèi)容。如下圖所示。 圖5 指導(dǎo)老師授課1、應(yīng)變片的準(zhǔn)備貼片前，將待用的應(yīng)變片進(jìn)行外觀檢查，檢查是否有銹斑等缺陷，基底和覆蓋層有無損壞，引線是否完好。然后用萬用表進(jìn)行阻值

5、測量。目的在于檢查敏感柵是否有斷路、短路，阻值相差不得超過。同一次測量的變計，靈敏系數(shù)必須相同。經(jīng)測得本組應(yīng)變片使用阻值為120.2，符合要求，應(yīng)變片完好。2、車架表面處理準(zhǔn)備本次測量的部件是汽車底盤，屬于金屬構(gòu)件，需要清除表面油漆、氧化層和污垢等。試驗(yàn)車架如下圖所示。圖6 測試車架首先磨平或銼平，并用細(xì)砂布磨光。通常稱此工藝為 常稱此工藝為“打磨”。打磨光潔度應(yīng)達(dá)5左右。對非常光滑的構(gòu)件，則需用細(xì)砂布沿45方向交叉磨出一些紋路，以增強(qiáng)粘結(jié)力。打磨面積約為變計面積的5倍左右。打磨完畢后，用劃刀輕輕劃出貼片的準(zhǔn)確方位。然后用潔凈棉紗或脫脂棉球蘸丙酮或其它揮發(fā)性溶劑對貼片部位進(jìn)行反復(fù)擦洗，直至棉球

6、上見不到污垢為止。整理完畢區(qū)域如下圖所示。圖7 測試區(qū)域3、劃基準(zhǔn)線 為保證應(yīng)變片粘貼位置和方向的準(zhǔn)確性，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)，在粘貼應(yīng)變片之前要在車架應(yīng)變測點(diǎn)位置進(jìn)行劃線，使粘貼方向與測量的應(yīng)變方向一致，在試件上用刻刀劃出十字基準(zhǔn)線確定中心點(diǎn)位置和粘貼方向。4、應(yīng)變片粘貼粘貼之前帶上保護(hù)手套，用502膠粘貼應(yīng)變片，一手用鑷子拿著應(yīng)變片，另一手拿著502膠水，在應(yīng)變片的粘貼面處涂上薄薄一層膠水，將應(yīng)變片的方位線對準(zhǔn)事先在試件上的劃線，此時應(yīng)密切注意應(yīng)變片的方位線與試件的劃線是否重合，戴上塑料手套用手指輕輕按壓應(yīng)變片表面，以便將里面多余的膠水和氣泡擠出，不能產(chǎn)生滑動或轉(zhuǎn)動，待膠水和氣泡被完全擠出后

7、，還應(yīng)保持手指不動約一分鐘左右，保證應(yīng)變片在粘貼過程中不發(fā)生錯移，保證其方位線與被測試件測試點(diǎn)處的定位線完全重合。粘貼的兩片應(yīng)變片要成垂直角度，從此可以測量剪切和扭轉(zhuǎn)變形。5、應(yīng)變片粘貼后檢查 粘貼后對應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量進(jìn)行檢查觀察應(yīng)變片粘貼位置和方位角是否準(zhǔn)確，粘貼表面有無氣泡，應(yīng)變片是否粘貼牢固；用萬用表測量應(yīng)變片有無斷路、短路現(xiàn)象若無異常，則再用低壓變阻表測量應(yīng)變片的引出線和金屬試件之間的絕緣電阻是否符合要。6、接線端子粘貼由于應(yīng)變片引出線很細(xì)，連接強(qiáng)度低，容易被拉斷，所以需要用接線端子進(jìn)行連接。通過接線端子將應(yīng)變片的引線與接入應(yīng)變儀的導(dǎo)線連接。在粘貼前先對端子進(jìn)行掛錫處理，粘貼方法與應(yīng)變

8、片粘貼方法一致，粘貼后用透明膠帶進(jìn)行固定和絕緣處理。然后使用電烙鐵，將應(yīng)變片引出線焊接在接線端子上，再將測量線路焊接在接線端子上，焊接時要注意不要多焊或者漏焊等現(xiàn)象發(fā)生。連接好之后用萬用表測量導(dǎo)線兩端電阻，如為1200.5則說明連接成功，如下圖所示。圖8 裝配完整的測試電路7、半橋測試電路連接分別將兩個應(yīng)變片的一根導(dǎo)線接入接線盒E+和E-，另外兩根導(dǎo)線擰在一起In+。然后將接線盒接入數(shù)據(jù)采集儀。5、 SYNERGY信號采集儀的操作 Synergy采用便攜式獨(dú)立機(jī)箱設(shè)計，主機(jī)可以支持4個輸入模塊，最高搭載64個通道?？纱钆淙我廨斎肽K配置或選擇一整套經(jīng)濟(jì)性配置模塊。主要特點(diǎn)：a)4個輸入模塊，每

9、個模塊含16個2 MS/s的通道，通道均有500 kS/s硬盤寫入速度，可搭載最多64個高精度通道，同時開啟時可達(dá)到100 kS/s/chb)內(nèi)置高速處理器c)雙視頻顯示可支持同步分析和顯示數(shù)據(jù)d)內(nèi)置大容量硬盤e)雙GigE技術(shù)可實(shí)現(xiàn)同步連接到其他PC和協(xié)同網(wǎng)絡(luò)f)主副界面可實(shí)現(xiàn)多臺設(shè)備啟停和采集同步g)可選IRIG/GPS界面可為采集數(shù)據(jù)標(biāo)記時間采集儀如圖所示：圖9 Synergy信號采集儀采集儀使用步驟為：（1） 開機(jī)：接上電源，按下儀器背后的電源按鈕，然后按下儀器前面的開機(jī)按鈕。（2） 打開軟件：點(diǎn)擊桌面上的，進(jìn)入主界面，如圖10所示。 圖10 主界面 圖11（3） 初始化：在第一次做

10、實(shí)驗(yàn)前，點(diǎn)擊System Tools按鈕，進(jìn)入如圖11所示界面。然后點(diǎn)擊Restore Default,然后點(diǎn)擊OK，恢復(fù)到初始狀態(tài)。（4）模式選擇：SYNERGY采集儀操作軟件中為我們提供了兩種模式，其中Scope模式用于采集瞬態(tài)的信號，Restore用于采集連續(xù)信號。選擇Restore模式。在主界面點(diǎn)擊Storage Mode按鈕，進(jìn)入如圖12所示界面。點(diǎn)擊Recorder，然后點(diǎn)擊OK，退出該界面。 圖12 圖13（5）通道設(shè)置：點(diǎn)擊主界面的Channels按鈕，進(jìn)入通道設(shè)置頁面，如圖13所示。先選擇Channels選項(xiàng)，勾選所要用的通道。然后在Mode（模式）下選擇所要用的橋路連接方式

11、，既DC Bridge（直流電橋）。在Range（量程）下選擇20mV。其他選項(xiàng)選擇默認(rèn)。然后點(diǎn)擊上方的Calibration Wizard選項(xiàng)，進(jìn)入如圖14所示界面。選擇enter information from a data sheet，進(jìn)入如圖15所示界面。點(diǎn)選Gage factor，點(diǎn)擊Next，進(jìn)入如圖16所示界面，將應(yīng)變片靈敏度系數(shù)，最大期望輸入應(yīng)變及橋路模式選好后點(diǎn)擊Next，進(jìn)入如圖17所示界面，核實(shí)無誤后，點(diǎn)選finish。最后點(diǎn)選Bridge選項(xiàng)，進(jìn)入如圖18界面，進(jìn)行橋路設(shè)置。Excitation（激勵電壓）選擇5V。Bridge Configuration（橋型）選擇1/2Bridge。最后點(diǎn)擊Auto Balance。待Balance Status 顯示OK后通道設(shè)置完成。點(diǎn)擊右下角的Exit退出通道設(shè)置界面。 圖14 圖15 圖16 圖17圖18（6）顯示界面設(shè)置：點(diǎn)擊主界面右側(cè)Display按鈕，進(jìn)入如圖19所示界面。選擇每頁你要顯示的通道數(shù)據(jù)數(shù)，然后點(diǎn)擊OK退出。（7）數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析: 點(diǎn)擊下方REC按鈕，如圖20所示。此時我們會看到一條水平線，然后給試件一個激勵，水平線出現(xiàn)振動信號。點(diǎn)擊STOP按鈕，停止采集；點(diǎn)擊主界面的Search按鈕，進(jìn)入如圖21所示界面，對采集到的數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行簡單的分析；點(diǎn)擊Min