應變片在測量中的布片組橋方法

1、應變片在測量中的布片組橋方法 課程名稱:機械工程測試技術(shù) 所在學院:車輛與能源學院 所在班級:車輛工程12-1班 小組成員:常浩 孫慶杰 馬世辰 指導教師:劉豐 2015年4月一、摘要懸臂梁在多種外力的共同作用下產(chǎn)生復合變形時，研究如何只測量其中某單一應變成分，排除其它應變量的影響。在已完成實驗1-6的基礎上，注重學習實際測量中布片組橋技術(shù)的具體應用。將電阻應變電橋的和差特性應用于實際測量中，可以對受幾種形式（拉伸/壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等）的力共同作用而產(chǎn)生復合應力/應變的試件，做到只測量其中某一應力/應變值而排除其它不需要測量的應力/應變成分干擾。這需要對被測量構(gòu)件的受力狀態(tài)做具體分析，正確地布

2、片與組橋。本實驗利用拉壓彎扭實驗裝置研究如何針對具體受力情況進行測量和分析。通過布片組橋測得物體在受外載荷作用下的變形。二、前言本次三級項目針對實際結(jié)構(gòu)的變量測試開展，通過對具體所要測試機械裝備的工作狀態(tài)進行分析，了解要測試的對象，最終確定測試實驗方案以及選擇要采用的儀器。通過此過程了解靜態(tài)信號的采集及數(shù)據(jù)分析處理過程，熟悉從傳感器到采集儀器之間的連接以及機械信號測試方法。通過該項目的實施，可以加深對測試基礎知識的理解，并初步具備運用所學知識進行中等復雜程度測試系統(tǒng)設計與實施的能力，相關(guān)標準、手冊的查閱能力等，鍛煉和提高交流和表達能力以及團隊合作能力，培養(yǎng)責任感和職業(yè)道德。拉壓彎扭復合應力載荷

3、的組橋貼片實驗目的在于掌握在不同的受力狀態(tài)下，應變測量時的布片和組橋方法；在多種外力共同作用下產(chǎn)生復合變形時，研究如何只測量某單一應變成分，排除其他應變量的影響；注重學習實際測量中布片組橋技術(shù)的具體應用。三、實驗原理由電阻應變電橋的和差特性可知：電橋相對兩臂有增量時，電橋輸出反映兩臂相加的結(jié)果；而相鄰兩臂有增量時，電橋輸出則反映兩臂相減的結(jié)果，將這一原理應用于實際測量中，可以對受幾種形式（拉伸/壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等）的力共同作用而產(chǎn)生復合應力/應變的試件，做到只測量其中某一應力/應變值而排除其它不需要測量的應力/應變成分干擾。這需要對被測量構(gòu)件的受力狀態(tài)做具體分析，正確地布片與組橋，以達到只測取

4、單一應變成分之目的。實驗裝置如下：1、只測拉伸/壓縮應變排除彎曲和扭轉(zhuǎn)的應變的影響在扭矩Mn作用下，平行于和垂直于構(gòu)件軸線方向上的正應力均為零，所以應變片 感受到的扭轉(zhuǎn)應變均為零；在三種載荷共同作用下， 感受到的拉伸應變?yōu)?,彎曲應變?yōu)?； 感受到的拉伸應變?yōu)?- ,彎曲應變在扭矩 作用下，平行于和垂直于構(gòu)件軸線方向上的正應力均為零，所以應變片 感受到的扭轉(zhuǎn)應變均為零；在三種載荷共同作用下， 感受到的拉伸應變?yōu)?,彎曲應變?yōu)?； 感受到的拉伸應變?yōu)? ,彎曲應變?yōu)?。其中 在彎曲變形的構(gòu)件中性層處發(fā)生，中性層上部與下部的 在 內(nèi)部抵消，因此 =0。從應變儀得到的應變讀書為： = ( ) - +

5、 - = 2 ( 1+ ) 真實應變?yōu)?4321RRRR和、31RR 和pw42RR 和pnM4321RRRR和、31RR 和pw42RR 和pw42R和Rw)(wpwp)(wp)(wpp)1 (2p 2、只測彎曲應變排除拉伸/壓縮和扭轉(zhuǎn)載荷的影響 扭矩的作用與前一步實驗情況相同，其扭轉(zhuǎn)變形在這里同樣為零；在三種載荷共同作用下， 和 感受到的彎曲應變?yōu)?，拉伸應變?yōu)?。從應變儀測到的應變讀數(shù)為：真實應變?yōu)椋?R3Rwpp2)(ww）（2w 3、只測扭轉(zhuǎn)應變排除拉伸壓縮和彎曲載荷的影響 在三種載荷共同作用下， 和 感受到的扭轉(zhuǎn)應變?yōu)?，拉伸應變?yōu)?，彎曲應變 。從應變儀得到的應變讀數(shù)為：真實應變

6、為：765RRR、8Rnwnpnpnpnpn4)()()(wwww）（4n四、實驗器材靜態(tài)應變儀 1臺 連接導線條 8條拉/壓彎扭實驗裝置 1臺 砝碼（5kg) 6個五、實驗內(nèi)容及步驟 1、只測拉伸/壓縮應變排除彎曲和扭轉(zhuǎn)應變的影響在實驗裝置中選取平行于和垂直于構(gòu)件軸線方向布置的應變片，按全橋組橋接線。將應變儀調(diào)零后，先對實驗裝置施加要測量的拉伸/壓縮載荷，記下此時應變值。然后將非測量的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷順序加載和卸載，記錄應變值的變化。然后每種載荷再按10N重復上述過程三次，并記錄實驗結(jié)果。2、只測彎曲應變排除拉伸/壓縮和扭轉(zhuǎn)載荷的影響在實驗裝置中選取平行于構(gòu)件軸線方向布置的應變片，按半橋組橋接

7、線。將應變儀調(diào)零后，先對實驗裝置施加要測量的彎曲載荷，記下此時應變值。然后將非測量的拉伸/壓縮和扭轉(zhuǎn)載荷順序加載和卸載，記錄應變值的變化。然后每種載荷再按10N重復上述過程三次，并記錄實驗結(jié)果。3、只測扭轉(zhuǎn)應變排除拉伸/壓縮和彎曲載荷的影響在實驗裝置中選取與構(gòu)件軸線方向成方向布置的應變片，按全橋組橋接線。將應變儀調(diào)零后，先對實驗裝置施加要測量的扭轉(zhuǎn)載荷，記下此時應變值。然后將非測量的拉伸/壓縮和彎曲載荷順序加載和卸載，記錄應變值的變化。然后每種載荷再按10N重復上述過程三次，并記錄實驗結(jié)果。六、數(shù)據(jù)記錄 橋路圖 應變片編號 應變讀數(shù)（） 橋臂系數(shù) 拉 彎 扭拉伸 全橋 1、2、3、4 3031

8、 30 2（+1） 6765 66彎曲 半橋 1、3 1722 22 2 4148 46扭轉(zhuǎn) 全橋 5、6、7、8 6973 704 141142 141七、分析說明與結(jié)論分析在不同的布片、組橋方案下各觀測值之間的關(guān)系。1、測拉伸/壓縮時：1、2、3、4組成全橋，應變,當拉伸處放一個砝碼時，讀一應變讀數(shù)，加載彎矩，扭矩后，拉伸基本不變；當拉伸放兩個砝碼時，應變讀數(shù)加倍，加載彎矩、扭矩后，拉伸基本不變。2、測彎矩時:1、3組成半橋，應變，當彎曲處放一個砝碼時，讀一應變讀數(shù)，加載拉伸、扭矩后，彎曲應變基本不變；當彎曲處放兩個砝碼時，應變讀數(shù)加倍，加載拉伸、扭矩后，彎曲應變基本不變。3、測扭轉(zhuǎn)時，5

9、、6、7、8組成全橋，應變，當扭矩處放一個砝碼時，讀一應變讀數(shù)，加載拉伸、彎曲后，扭轉(zhuǎn)應變基本不變，當扭矩處放兩個砝碼時，應變讀數(shù)加倍，加載拉伸、彎曲后，扭轉(zhuǎn)應變基本不變。八、總結(jié)通過該項目，讓我們加深對測試基礎知識的理解，所學知識進行中等復雜程度測試系統(tǒng)設計與實施的能力初步具備運用，鍛煉了我們相關(guān)標準、手冊的查閱能力等，引導了我們積極思考、主動學習，鍛煉和提高我們的交流、溝通和表達能力以及團隊合作能力，培養(yǎng)了我們的責任感和職業(yè)道德。通過此次測試技術(shù)三級項目，我們深入的了解了布片組橋的實際應用，把課本上學習的知識應用到實踐中。我們親手體驗了布片組橋，換了好幾種方法，同組同學之間互相討論，最終確定了最佳的布片組橋方法，使測量得