等強(qiáng)度梁靜應(yīng)變測(cè)試及分析

1、目 錄1、設(shè)計(jì)背景.12、設(shè)計(jì)目的. . . .23、儀器參數(shù).34、應(yīng)變片的粘貼.135、實(shí)驗(yàn)步驟.146、實(shí)驗(yàn)過程.157、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析.168、心得體會(huì).19第1章 設(shè)計(jì)背景靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試主要用于工程實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析，基于應(yīng)變計(jì)測(cè)量結(jié)構(gòu)上任意點(diǎn)的變形和應(yīng)力,完成全橋、半橋、單臂公共補(bǔ)償狀態(tài)的靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變多點(diǎn)巡回檢測(cè)。這種方法在機(jī)械設(shè)備、工程結(jié)構(gòu)、教學(xué)科研等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，它可用于測(cè)量透平葉片、鍋爐結(jié)構(gòu)或內(nèi)燃機(jī)汽缸的應(yīng)力等。應(yīng)變儀上如果配有相應(yīng)的傳感器，還可以測(cè)量力、質(zhì)量、壓力、位移、扭矩、振動(dòng)、速度和加速度等物理量及其動(dòng)態(tài)變化過程，也可用作非破壞性的應(yīng)變測(cè)量和檢查。第二章設(shè)計(jì)目

2、的 在大學(xué)里的基礎(chǔ)課程里，我們分別學(xué)習(xí)了材料力學(xué)、傳感器等基礎(chǔ)課程，但是在此之前，我們都是在算理論上的數(shù)據(jù)，缺乏如何將這些知識(shí)綜合應(yīng)用于解決實(shí)際問題的能力。 所以本次課程設(shè)計(jì)的目的有以下幾點(diǎn)： 1.加深對(duì)材料力學(xué)、傳感器、測(cè)控電路等課程知識(shí)的理解 2.將理論知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合，增強(qiáng)解決實(shí)際問題的能力 3.以此為契機(jī)，為將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)做好相關(guān)知識(shí)準(zhǔn)備第三章 儀器參數(shù) 3.1儀器介紹DH3818靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集箱、微型計(jì)算機(jī)及支持軟件組成?？勺詣?dòng)、準(zhǔn)確、可靠、快速測(cè)量大型結(jié)構(gòu)、模型及材料應(yīng)力試驗(yàn)中多點(diǎn)的靜態(tài)應(yīng)變力值。廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、土木工程、橋梁建設(shè)、航空航天、國(guó)防工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)?/p>

3、領(lǐng)域。若配接適當(dāng)?shù)膽?yīng)變式傳感器，也可對(duì)多點(diǎn)靜態(tài)的力、壓力、扭矩、位移、溫度等物理量進(jìn)行測(cè)量。 3.2儀器參數(shù)指標(biāo) 1.測(cè)量點(diǎn)數(shù)：每臺(tái)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量?jī)x最多可測(cè)10點(diǎn) 每臺(tái)計(jì)算機(jī)控制一臺(tái)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量?jī)x 2.程控狀態(tài)下采樣速率：10測(cè)點(diǎn)/秒 3.測(cè)試應(yīng)變范圍：± 4.分辨率： 5.系統(tǒng)不確定度：小于±（程控狀態(tài)） 6.零漂：（程控狀態(tài)） 7.自動(dòng)平衡范圍：±，靈敏度系數(shù)， 歐應(yīng)變電阻值誤差的 8.測(cè)量結(jié)果修正系數(shù)范圍（手動(dòng)狀態(tài)） 3.3工作原理測(cè)量原理：以1/4橋、120歐橋臂電阻為例對(duì)測(cè)量原理加以說明。如圖所示 測(cè)量原理 圖中：為測(cè)量片電阻，為固定電阻，為漂移差動(dòng)放大器

4、增益，因即所以式中：為直流電橋的輸出電壓為橋壓為應(yīng)變計(jì)靈敏度系數(shù)為輸入應(yīng)變量為低漂移儀表放大器的輸出電壓為放大器增益 2V2時(shí)/ 對(duì)于1/2橋電路/ 對(duì)于全橋電路/ 這樣測(cè)量結(jié)果可以加以修正 3.4數(shù)據(jù)采集箱的使用方法 數(shù)據(jù)采集箱的面板功能：（前面板如圖，后面板如圖） 前面板 后面板手動(dòng)控制指示自動(dòng)控制指示通道號(hào)顯示數(shù)碼管應(yīng)變量及其設(shè)置修正系數(shù)的顯示數(shù)碼管通道號(hào)選擇鍵，按此鍵，則通道號(hào)遞減通道號(hào)選擇鍵，按此鍵，則平衡所指的通道號(hào)應(yīng)變量指示，當(dāng)此燈亮表示顯示的是所指示的通道號(hào)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變量修正系數(shù)指示，當(dāng)次燈亮表示顯示的修正系數(shù)。此時(shí)修正系數(shù)值的改變可通過、鍵來設(shè)置設(shè)置鍵，按此鍵可在應(yīng)變量與修正系

5、數(shù)之間切換顯示位移鍵，按此鍵則數(shù)碼管依次從左到右位移，此鍵在修改修正系數(shù)時(shí)有效減量鍵，按此鍵則閃爍的數(shù)碼管顯示值減，此鍵在修改修正系數(shù)時(shí)有效增量鍵，按此鍵則閃爍的數(shù)碼管顯示值曾，此鍵在修改修正系數(shù)時(shí)有效RS232通訊借口，此接口通過一根通訊電纜與計(jì)算機(jī)的RS232通訊借口相連接地端子保險(xiǎn)絲座儀器電源開關(guān)220V電源輸入插座 3.4橋路的連接 與應(yīng)變計(jì)的連接如表一所示，修正結(jié)果如下： 3.4.1靈敏度系數(shù)的修正：2/ 式中：為測(cè)量應(yīng)變量為實(shí)際應(yīng)變量 為應(yīng)變計(jì)靈敏度系數(shù) 3.4.2長(zhǎng)導(dǎo)線的修正 1.將工作片用兩根長(zhǎng)導(dǎo)線接至DH3818（1/4橋公用補(bǔ)償片）（12（R1/R） 式中：為測(cè)量應(yīng)變量為實(shí)

6、際應(yīng)變量 為應(yīng)變計(jì)的阻值為單根長(zhǎng)導(dǎo)線的阻值 2.將工作片和補(bǔ)償片的一端鏈接成公共線后再用三根引線至DH3818（半橋鏈接，1/4橋計(jì)算結(jié)果）（1R1/R） 式中：為測(cè)量應(yīng)變量為實(shí)際應(yīng)變量 為應(yīng)變計(jì)的阻值為單根長(zhǎng)導(dǎo)線的阻值 3.將工作片接成半橋電路，然后用三根長(zhǎng)導(dǎo)線引至DH3818（1R1/R） 式中：為測(cè)量應(yīng)變量為實(shí)際應(yīng)變量 為應(yīng)變計(jì)的阻值為單根長(zhǎng)導(dǎo)線的阻值 4.將應(yīng)變計(jì)接成半橋電路，然后用四根長(zhǎng)導(dǎo)線引至DH3818 （12R2/R）式中：為測(cè)量應(yīng)變量為實(shí)際應(yīng)變量為應(yīng)變計(jì)的阻值為單根長(zhǎng)導(dǎo)線的阻值 3.4.3應(yīng)變計(jì)阻值的修正 全橋和半橋狀態(tài)：橋路為臥式橋，測(cè)量結(jié)果和等臂橋相同 /橋（公用補(bǔ)償片）

7、狀態(tài)：橋路為立式橋，則（/120120/2）/4 式中：為測(cè)量應(yīng)變量為實(shí)際應(yīng)變量為應(yīng)變計(jì)的阻值 應(yīng)當(dāng)說明，只有當(dāng)與120歐相差較大時(shí)，才需修正，如當(dāng)130歐時(shí)，引起的誤差為0.16 3.4.5修正系數(shù)的修正 式中：為測(cè)量應(yīng)變量為實(shí)際應(yīng)變量 為所設(shè)置的修正系數(shù) 3.4.6橋式傳感器的連接橋式傳感器內(nèi)部橋路也包括全橋、半橋、以及1/4橋。半橋連接與表一中方式四相同，全橋連接與表一中方式六相同，參數(shù)設(shè)置時(shí)，橋路方式為方式一，導(dǎo)線電阻為0，靈敏度系數(shù)為2，橋臂電阻為120歐，在參數(shù)設(shè)置的測(cè)點(diǎn)特性狀態(tài)，將測(cè)點(diǎn)展開，首先設(shè)置被測(cè)物理量的單位，再修正檔內(nèi)輸入下式計(jì)算值。1/1000式中為該測(cè)點(diǎn)傳感器的靈敏度

8、采樣后，直接顯示被測(cè)物理量 3.4.7熱電偶換能器的連接按圖5連接線路，（測(cè)點(diǎn)1為系統(tǒng)零位） 與熱電偶的鏈接 3.4.8電壓信號(hào)的輸入接線圖如圖 電壓信號(hào)的鏈接參數(shù)設(shè)置時(shí)，橋路方式為方式一，導(dǎo)線電阻為，靈敏度系數(shù)為，橋臂電阻為歐，在參數(shù)設(shè)置的測(cè)點(diǎn)特性狀態(tài)，將測(cè)點(diǎn)展開，將單位設(shè)置為，修正值為，則采樣后，直接顯示輸入電壓值（最大測(cè)量值為±）3.4.9有關(guān)導(dǎo)線電阻的說明方式一，導(dǎo)線電阻為兩根導(dǎo)線之和方式二、三、四，將應(yīng)變計(jì)分別用兩根導(dǎo)線接至數(shù)據(jù)采集箱，導(dǎo)線電阻為兩根導(dǎo)線電阻之和。若將兩組應(yīng)變計(jì)的一端連接成公共線后再引線至數(shù)據(jù)采集箱，導(dǎo)線電阻為單根導(dǎo)線電阻所有連線必須牢固可靠，建議與端子連接

9、用焊錫焊牢。接通電源，系統(tǒng)就可正常工作，若精確測(cè)量，請(qǐng)預(yù)熱三十分鐘系統(tǒng)必須良好接地，接地點(diǎn)為電源插座的接地端。系統(tǒng)接地不好，將產(chǎn)生一定的漂移，穩(wěn)定度也將受到影響。全橋連接時(shí)，交換和的連接，可以改變輸出信號(hào)的極性每通道各測(cè)點(diǎn)所有、及的對(duì)外連接線均應(yīng)盡量短，長(zhǎng)度也相等濕度較大的環(huán)境下使用本儀器，零漂將明顯增加應(yīng)避免將儀器置于強(qiáng)電場(chǎng)中使用輸入、輸出電纜線應(yīng)盡量避免靠近電力線、變壓器及其它干擾源切勿在過高的溫度和濕度的條件使用和存放儀器，切勿將儀器直接在陽光下暴曬采集箱必須放置在合適的位置上使用，切勿將其傾斜或倒置使用第四章 應(yīng)變片的粘貼 4.1設(shè)計(jì)布片方案 在多種貼法中，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，即如實(shí)驗(yàn)過

10、程中的圖片所示4.2選片首先檢查應(yīng)變片的外觀，剔除敏感珊有形狀缺陷，片內(nèi)有汽泡，霉斑，銹點(diǎn)的應(yīng)變片。在用電橋測(cè)量應(yīng)變片的電阻值。并進(jìn)行組織選配。4.3打磨鋼板先用粗砂紙打磨沿剛鋼板水平線正負(fù)45度打磨鋼板，待打磨處呈光亮狀態(tài)時(shí)，改用水細(xì)砂紙細(xì)磨。直到打磨到表面沒有粗紗質(zhì)打磨留下的痕跡為止4.4畫線被測(cè)點(diǎn)精確地用鋼針畫好十字交叉錢以便定位4.5清洗用沾有藥用酒精的藥用棉簽清洗預(yù)測(cè)部位表面，清除油垢灰塵，保持清潔干凈4.6粘貼應(yīng)變片先在手上套上塑料手套，然后在鋼板表面均勻的涂上一層502膠水。一手按住應(yīng)變片的一端，另一手沿著應(yīng)變片方向均勻的往下壓，知道應(yīng)變片完全貼好才松手。4.7固化貼片后自然干燥

11、幾小時(shí)，必要時(shí)可以加熱烘干4.8檢查包括上觀檢查和應(yīng)變片電阻以及絕緣電阻的測(cè)量。4.9焊接導(dǎo)線將應(yīng)變片引出導(dǎo)線與長(zhǎng)導(dǎo)線焊接在一起，方便靜態(tài)應(yīng)變儀與其相連接4.10放置24小時(shí)候?qū)N片構(gòu)件進(jìn)行測(cè)量第五章 實(shí)驗(yàn)步驟5.1游標(biāo)卡尺和直尺分別測(cè)量計(jì)算時(shí)所需要的尺寸5.2安裝等強(qiáng)度梁將等強(qiáng)度梁安裝到固定支架上，較少測(cè)量中的誤差5.3按自己預(yù)定的方式設(shè)計(jì)方案進(jìn)行測(cè)試在測(cè)試前對(duì)儀器通道進(jìn)行平衡操作，修正系數(shù)等的設(shè)定。此實(shí)驗(yàn)中修正系數(shù)設(shè)定為一。5.4單臂測(cè)量時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，多次測(cè)量(其中1KG和2KG的質(zhì)量塊各測(cè)量四次)5.5半橋測(cè)量時(shí)也選擇最合適的方式進(jìn)行測(cè)量5.6認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)，并作好整理，以便實(shí)驗(yàn)完成后進(jìn)

12、行數(shù)據(jù)處理5.7實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，關(guān)掉電源，整理好實(shí)驗(yàn)器材，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)清除干凈第六章 實(shí)驗(yàn)儀器（圖片）該圖片為測(cè)量半橋時(shí)拍攝的，圖示中顯示的就是此次測(cè)試中的結(jié)果 圖示為應(yīng)變片的貼圖第七章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 圖11/4橋測(cè)量所得數(shù)據(jù) 應(yīng)變 質(zhì)量 第一次 第二次 第三次 第四次 平均值 1KG-22.96-22.06-23.88-22.98-22.96 2KG-41.86-45.03-45.03-45.03-44.24 1KG142.81144.13145.06142.79143.71 2KG304.04303.16303.16303.16303.39 1KG127.77127.01124.77127.01

13、125.89 2KG258.12267.11266.22266.22264.40 1KG-154.95-154.95-154.05-154.95-154.73 2KG-331.99-331.98-331.97-332.87332.20半橋測(cè)量所得數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)變 第一次 第二次 第三次 第四次 平均值 1kg-171.16-169.81-167.11-168.91-169.24 2kg-351.82-353.16-354.96-353.16-353.28 1kg300.91300.00300.00299.10300.27 2kg637.83639.18639.18640.10639.33全橋測(cè)量所得數(shù)據(jù) 質(zhì)量 應(yīng)變 第一次 第二次 第三次 第四次 平均值 1kg116.21117.13116.21117.13116.67 2kg250.00250.00250.90250.90250.45數(shù)據(jù)處理 由 = F*X/Bx*h*h*E可得1/4橋中R1，R2，R3，R4各處的應(yīng)變應(yīng)變片一的應(yīng)變=162×106_146×106 一應(yīng)變片二，四的應(yīng)變=161×10-6145×106應(yīng)變片三的應(yīng)變=118.98×106_107×106 靈敏度=測(cè)得值理論值第8章 課程設(shè)計(jì)中的心得 通過查詢資料、請(qǐng)教老師 、同學(xué)的協(xié)助、反復(fù)的測(cè)數(shù)