結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測量技術(shù)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)(shyn)測量技術(shù)測量技術(shù)第一頁，共52頁。荷載或環(huán)境作用荷載或環(huán)境作用(zuyng)(zuyng)：力、位移、溫度等；（：力、位移、溫度等；（INPUTINPUT）試件的響應(yīng)：試件的響應(yīng)： 應(yīng)變、應(yīng)力、裂縫、位移、加速度等。（應(yīng)變、應(yīng)力、裂縫、位移、加速度等。（OUTPUTOUTPUT） 通過對(duì)輸入與輸出數(shù)據(jù)的量測、采集和分析通過對(duì)輸入與輸出數(shù)據(jù)的量測、采集和分析(fnx)(fnx)處理，可了解試件系統(tǒng)的工作特性，從而做出定量的評(píng)價(jià)。處理，可了解試件系統(tǒng)的工作特性，從而做出定量的評(píng)價(jià)。 4.1 4.1 概概 述述第1頁/共51頁第二頁，共52頁。為了采集為了采集(c

2、ij)(cij)到準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，應(yīng)該采用正確的量測方法，選用可靠的量測儀器設(shè)備。到準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，應(yīng)該采用正確的量測方法，選用可靠的量測儀器設(shè)備。第2頁/共51頁第三頁，共52頁。數(shù)據(jù)量測與采集方法數(shù)據(jù)量測與采集方法 （技術(shù)（技術(shù)(jsh)(jsh)發(fā)展）發(fā)展）(1) (1) 人工測量、人工記錄人工測量、人工記錄(jl)(jl)：直尺測量變形；：直尺測量變形；(4) (4) 自動(dòng)化數(shù)據(jù)自動(dòng)化數(shù)據(jù)(shj)(shj)采集系統(tǒng)測量、記錄、處理。采集系統(tǒng)測量、記錄、處理。 (3) (3) 儀器測量、記錄：儀器測量、記錄： X-Y記錄儀；記錄儀；(2)(2) 儀器測量、人工記錄儀器測量、人工記錄

3、：應(yīng)變儀配應(yīng)變計(jì)、位移計(jì)應(yīng)變儀配應(yīng)變計(jì)、位移計(jì)測量測量應(yīng)變或位移應(yīng)變或位移；第3頁/共51頁第四頁，共52頁。數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集(cij)(cij)的儀器分類的儀器分類v 傳感器：感受各種物理量（力、位移、應(yīng)變傳感器：感受各種物理量（力、位移、應(yīng)變(yngbin)等），并把它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其等），并把它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其v 它容易處理的信號(hào)。它容易處理的信號(hào)。v 放大器：把傳感器傳來的信號(hào)放大器：把傳感器傳來的信號(hào)(xnho)放大，使之可被顯示和記錄。放大，使之可被顯示和記錄。v 顯示器：把信號(hào)用可見的形式顯示出來。顯示器：把信號(hào)用可見的形式顯示出來。v 記錄器：記錄器：把采集到的數(shù)據(jù)記錄下來

4、，作長期保存。把采集到的數(shù)據(jù)記錄下來，作長期保存。v 分析儀器：對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。分析儀器：對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。v 數(shù)據(jù)采集儀：數(shù)據(jù)采集儀：自動(dòng)掃描和采集。自動(dòng)掃描和采集。v 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：集成式儀器（集上述所有功能為一體）。可自動(dòng)掃描、采集數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：集成式儀器（集上述所有功能為一體）?？勺詣?dòng)掃描、采集 及數(shù)據(jù)處理。及數(shù)據(jù)處理。 1. 按功能劃分按功能劃分第4頁/共51頁第五頁，共52頁。 2. 按工作原理按工作原理(yunl)劃分劃分第5頁/共51頁第六頁，共52頁。3. 按用途按用途(yngt)劃分劃分5. 按記錄按記錄(jl)與顯示方式分劃分與顯示方式分劃分4. 按

5、儀器與結(jié)構(gòu)的關(guān)系可分按儀器與結(jié)構(gòu)的關(guān)系可分第6頁/共51頁第七頁，共52頁。v 最小分度值最小分度值( (刻度值刻度值) )：儀器：儀器(yq)(yq)所能指出的最小測量值。所能指出的最小測量值。v 量程量程(lingchng)(lingchng)：測量范圍。：測量范圍。v 靈敏度：被測量的單位變化靈敏度：被測量的單位變化(binhu)(binhu)引起儀器示值的變化引起儀器示值的變化(binhu)(binhu)。v 滯后：一個(gè)量程反復(fù)后儀器輸出的最大差值。滯后：一個(gè)量程反復(fù)后儀器輸出的最大差值。v 精確度：指示值與測量值的符合程度。精確度：指示值與測量值的符合程度。第7頁/共51頁第八頁，共

6、52頁。s smax= （M/I）ymaxMM4.2 4.2 應(yīng)變應(yīng)變(yngbin)(yngbin)測量測量 第8頁/共51頁第九頁，共52頁。02468102030s(MPa)e 10-3第9頁/共51頁第十頁，共52頁。第10頁/共51頁第十一頁，共52頁。/lle 應(yīng)變量測的實(shí)質(zhì)：應(yīng)變量測的實(shí)質(zhì)： 量測標(biāo)距量測標(biāo)距L L的變化的變化(binhu)(binhu)增量增量L L。標(biāo)距標(biāo)距L L的選擇方法：的選擇方法：對(duì)于應(yīng)力梯度較大的結(jié)構(gòu)對(duì)于應(yīng)力梯度較大的結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)和應(yīng)力集中的測點(diǎn)，標(biāo)距應(yīng)盡量小。和應(yīng)力集中的測點(diǎn)，標(biāo)距應(yīng)盡量小。對(duì)某些非均質(zhì)材料組成的結(jié)構(gòu)對(duì)某些非均質(zhì)材料組

7、成的結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)，應(yīng)有適當(dāng)范圍。，應(yīng)有適當(dāng)范圍。電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)第11頁/共51頁第十二頁，共52頁。AlRlnlnlnlnALR電阻變化率為：電阻變化率為： AdALdLdRdR第12頁/共51頁第十三頁，共52頁。24DADdDAdA2AdALdLdRdRe)21 ( dRdRe222LdLDdDAdA22ln4lnln4DADADADADAln24lnlnln4lnln422第13頁/共51頁第十四頁，共52頁。e)21 ( dRdR)21 (eedRdR0)21 (Kdee0KRdR第14頁/共51頁第十五頁，共52頁。電阻應(yīng)變電阻應(yīng)變(yngbin)(yngbin

8、)片的構(gòu)造、分類與粘貼工藝片的構(gòu)造、分類與粘貼工藝1. 構(gòu)造構(gòu)造(guzo)：由敏感柵、基底、覆蓋層和引：由敏感柵、基底、覆蓋層和引出線組成。出線組成。敏感柵：應(yīng)變變換成電阻變化量的敏感部分；敏感柵：應(yīng)變變換成電阻變化量的敏感部分； 金屬或半導(dǎo)體材料制成的單絲或柵狀體；金屬或半導(dǎo)體材料制成的單絲或柵狀體； 柵長柵長L和柵寬和柵寬B代表應(yīng)變片的標(biāo)稱代表應(yīng)變片的標(biāo)稱(bio chn)尺寸，即規(guī)格。尺寸，即規(guī)格。 基底和覆蓋層：基底和覆蓋層：起定位和保護(hù)電阻絲，使電阻絲和被測試件之間絕緣；起定位和保護(hù)電阻絲，使電阻絲和被測試件之間絕緣； 基底尺寸代表應(yīng)變片外形尺寸。基底尺寸代表應(yīng)變片外形尺寸。 第1

9、5頁/共51頁第十六頁，共52頁。粘結(jié)劑：粘結(jié)劑： 具有一定電絕緣性能的粘結(jié)材料。具有一定電絕緣性能的粘結(jié)材料。 將敏感柵固定在基底將敏感柵固定在基底(j d)上，或?qū)?yīng)變片的基底上，或?qū)?yīng)變片的基底(j d)粘貼在試件的表面。粘貼在試件的表面。 引出線：引出線： 采用鍍銀、鍍錫或鍍合金的軟銅線制成；采用鍍銀、鍍錫或鍍合金的軟銅線制成； 在制造在制造(zhzo)應(yīng)變片時(shí)與電阻絲焊接在一起；應(yīng)變片時(shí)與電阻絲焊接在一起； 通過測量導(dǎo)線接人應(yīng)變測量橋。通過測量導(dǎo)線接人應(yīng)變測量橋。第16頁/共51頁第十七頁，共52頁。2. 電阻應(yīng)變電阻應(yīng)變(yngbin)片的分類片的分類第17頁/共51頁第十八頁，共

10、52頁。1）標(biāo)距：）標(biāo)距：2）規(guī)格）規(guī)格(gug)：3） 電阻值：電阻值：3. 3. 應(yīng)變應(yīng)變(yngbin)(yngbin)片技術(shù)指標(biāo)片技術(shù)指標(biāo)5） 靈敏靈敏(ln mn)系數(shù)：系數(shù)：6） 溫度適用范圍：溫度適用范圍： 4） 精度等級(jí)：精度等級(jí)：第18頁/共51頁第十九頁，共52頁。3. 3. 應(yīng)變應(yīng)變(yngbin)(yngbin)片粘貼工藝片粘貼工藝第19頁/共51頁第二十頁，共52頁。電阻電阻(dinz)(dinz)應(yīng)變儀的測量電路（偏位法）應(yīng)變儀的測量電路（偏位法） 36102102eKRRe0KRR第20頁/共51頁第二十一頁，共52頁。第21頁/共51頁第二十二頁，共52頁。 初

11、始時(shí)初始時(shí)R1=R2=R3=R4，當(dāng)電阻，當(dāng)電阻R1變化變化R1，其它，其它(qt)電阻均保持不變情況下，電阻均保持不變情況下，分析分析UBD的變化：的變化：44111RIRRIUUUADABBD4342111;RRUIRRRUIACACACACBDURRRRRRRRRRURRRRRRRRU4321314231434211111114422eKURRUURRRRUACACACBD第22頁/共51頁第二十三頁，共52頁。 初始初始(ch sh)時(shí)時(shí)R1=R2=R3=R4，當(dāng)電阻，當(dāng)電阻R1變化變化R1且電阻且電阻R2變化變化R2時(shí)時(shí) ，而其它電阻均保持不變情況下，分析，而其它電阻均保持不變情況下

12、，分析UBD的變化：的變化：)(442121433221111eeKURRRUURRRRRRRRRUACACACBD44111RIRRIUUUADABBD43422111;RRUIRRRRUIACAC第23頁/共51頁第二十四頁，共52頁。 初始初始(ch sh)時(shí)時(shí)R1=R2=R3=R4，當(dāng)電阻，當(dāng)電阻R1 R4分別變化分別變化R1 R4時(shí)，時(shí)，試分析試分析UBD的變化。的變化。)(44321eeeeKUUACBD第24頁/共51頁第二十五頁，共52頁。14eKUUACBDRRUUACBD14e0KRR第25頁/共51頁第二十六頁，共52頁。溫度溫度(wnd)(wnd)補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償技術(shù)ttB

13、DKURRUUe44第26頁/共51頁第二十七頁，共52頁。RR1 1 = = R Rlflf+ + R R1t1t；11211221144)(4)(4eKURRURRRRRURRRRUUfttfACBD第27頁/共51頁第二十八頁，共52頁。2121221144)(4eeKURRRURRRRRRUUfftftfBD第28頁/共51頁第二十九頁，共52頁。實(shí)用實(shí)用(shyng)(shyng)電路及其應(yīng)用電路及其應(yīng)用)(4ADCDBCABACBDKUUeeeeKUUACBDADCDBCAB4)(0eeeee0e第29頁/共51頁第三十頁，共52頁。)(442121eeKURRRUUACACBD)

14、(40BCABACBDKUUeee第30頁/共51頁第三十一頁，共52頁。)(4211RRRRRUUttfBDffKURRU1144e0 .01fRfACBDKUU104ee第31頁/共51頁第三十二頁，共52頁。)(42211RRRRRRUUtftfBDffKU214eefKU124efACBDKUU1024ee第32頁/共51頁第三十三頁，共52頁。第33頁/共51頁第三十四頁，共52頁。)22(433224141RRRRRRRRRRUUtftfttffBD RRRRRUffff2432412243241ffffKUeeee22432410ffffACBDKUUeeeee第34頁/共51頁

15、第三十五頁，共52頁。)(46644RRRRRRUUttfBDRRRUf644ee644fKUe144 fKUfACBDKUU1014ee第35頁/共51頁第三十六頁，共52頁。)(4211RRRRRUUttfBDffKURRU1144efACBDKUU104ee第36頁/共51頁第三十七頁，共52頁。第37頁/共51頁第三十八頁，共52頁。)22(4552121RRRRRRRRUUttttffBDRRRUff24212421ffKUee2210ffeee第38頁/共51頁第三十九頁，共52頁。)(44321eeeeKUUACBDffffACBDKUU432104eeeee第39頁/共51頁第

16、四十頁，共52頁。ffffBDKUU43214eeeeffffACBDKUU432104eeeee第40頁/共51頁第四十一頁，共52頁。)(224224411214321eeeeeeeeKUKUKUUBD1124eKU第41頁/共51頁第四十二頁，共52頁。第42頁/共51頁第四十三頁，共52頁。R1R2R3R4第43頁/共51頁第四十四頁，共52頁。第44頁/共51頁第四十五頁，共52頁。ffffBDKUU43214eeee第45頁/共51頁第四十六頁，共52頁。044111rRIRRIUUUADABBDrRIRRI441114112RrRR2111RRRUIAC34344RRUrRrRUIACACKRr2eeKRR11第46頁/共51頁第四十七頁，共52頁。工作肢轉(zhuǎn)換法：每次只切換工作片，溫度工作肢轉(zhuǎn)換法：每次只切換工作片，溫度(wnd)補(bǔ)償片為公用片；補(bǔ)償片為公用片；中線轉(zhuǎn)換法：同時(shí)切換工作片和補(bǔ)償片，中線