過程裝備測試技術(shù)全部課件

1、緒緒 論論 課程概況：課程概況： 學(xué)時數(shù)：學(xué)時數(shù)：20學(xué)時（周學(xué)時學(xué)時（周學(xué)時4）主要內(nèi)容：電阻應(yīng)變測試技術(shù)、壓力容器無損檢測主要內(nèi)容：電阻應(yīng)變測試技術(shù)、壓力容器無損檢測課程特點：實用性課程特點：實用性教材：教材：實驗應(yīng)力分析實驗應(yīng)力分析 清華大學(xué)清華大學(xué) 張如一張如一 （第二篇）（第二篇）過程裝備制造與檢測過程裝備制造與檢測 鄒廣華等編鄒廣華等編 （第（第篇）篇）主要參考書：主要參考書：實驗應(yīng)力分析實驗應(yīng)力分析 潘少川潘少川電阻應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變測試技術(shù) 四川省建筑科學(xué)研究所四川省建筑科學(xué)研究所承壓類特種設(shè)備無損檢測相關(guān)知識承壓類特種設(shè)備無損檢測相關(guān)知識 王曉雷王曉雷概概 述述一、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

2、設(shè)計的方法一、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計的方法試驗測量數(shù)值計算理論計算分析計算上海上海 東方電視塔東方電視塔 總高總高468m 主體高主體高350m 球徑球徑45m飛機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗飛機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗機(jī)翼破壞試驗機(jī)翼破壞試驗飛機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗飛機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗機(jī)身破壞試驗機(jī)身破壞試驗二、開課原因：二、開課原因：1、科學(xué)研究的需要測試技術(shù)、科學(xué)研究的需要測試技術(shù)2、工程技術(shù)實際需要測試技術(shù)、工程技術(shù)實際需要測試技術(shù)3、生產(chǎn)工藝要求超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（即超標(biāo)設(shè)計）、生產(chǎn)工藝要求超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（即超標(biāo)設(shè)計）4、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜無法用常規(guī)的方法計算、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜無法用常規(guī)的方法計算5、結(jié)構(gòu)加工質(zhì)量檢驗以及確保安全使用也

3、需要相應(yīng)的測試技、結(jié)構(gòu)加工質(zhì)量檢驗以及確保安全使用也需要相應(yīng)的測試技術(shù)術(shù)掌握應(yīng)力測試的基本原理和方法，建立質(zhì)量檢測的概念，能夠掌握應(yīng)力測試的基本原理和方法，建立質(zhì)量檢測的概念，能夠應(yīng)用所學(xué)的知識進(jìn)行基本的測試應(yīng)用所學(xué)的知識進(jìn)行基本的測試三、開課目的：三、開課目的：四、測試技術(shù)的發(fā)展趨勢四、測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 1.不斷提高儀器儀表的性能可靠性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍不斷提高儀器儀表的性能可靠性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍2.研究新型材料，并制成器件、電路一體化的儀表研究新型材料，并制成器件、電路一體化的儀表3.研究無接觸測量技術(shù)研究無接觸測量技術(shù)4.采用微機(jī)處理器，使儀器智能化采用微機(jī)處理器，使儀器智能化5.研究新型原

4、理的傳感器研究新型原理的傳感器 五、測試依據(jù)五、測試依據(jù)1.JB4732-1995鋼制壓力容器鋼制壓力容器分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)附錄附錄B實驗應(yīng)力分析中：實驗應(yīng)力分析中：“對于結(jié)構(gòu)中的控制應(yīng)力，當(dāng)理論對于結(jié)構(gòu)中的控制應(yīng)力，當(dāng)理論應(yīng)力分析不適當(dāng)或無可用的設(shè)計公式與數(shù)據(jù)時，可采用應(yīng)力分析不適當(dāng)或無可用的設(shè)計公式與數(shù)據(jù)時，可采用本附錄規(guī)定的方法來確定本附錄規(guī)定的方法來確定” 。在該標(biāo)準(zhǔn)中并規(guī)定。在該標(biāo)準(zhǔn)中并規(guī)定“確定確定控制應(yīng)力的試驗，可采用應(yīng)變電測試驗或光彈試驗，也控制應(yīng)力的試驗，可采用應(yīng)變電測試驗或光彈試驗，也可采用其它可靠的試驗方法可采用其它可靠的試驗方法” 。若是。若是“確定極限載荷，確定

5、極限載荷，應(yīng)采用應(yīng)變電測試驗方法。應(yīng)采用應(yīng)變電測試驗方法?！?. JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測承壓設(shè)備無損檢測實驗應(yīng)力分析實驗應(yīng)力分析從測量范圍從測量范圍全場測量全場測量逐點測量逐點測量脆性涂層、光彈、云紋、全息光彈脆性涂層、光彈、云紋、全息光彈變形儀法、電阻應(yīng)變電測法變形儀法、電阻應(yīng)變電測法實驗應(yīng)力測試方法的分類：實驗應(yīng)力測試方法的分類：電阻應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變測試技術(shù) 電測的原理：電測的原理： 電阻應(yīng)變測試技術(shù)是憑借安裝在試件上的電阻應(yīng)變片，將力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻的變化，并用專門的儀器把電阻的變化再轉(zhuǎn)變成電流或電壓或功率形式輸出，從而獲得試件應(yīng)變狀況的測量方法。電阻應(yīng)變測試物理量

6、變化過程：電阻應(yīng)變測試物理量變化過程： 加載電阻應(yīng)變片電橋或電位計放大器構(gòu)件應(yīng)變電阻變化電壓或電流變化放大顯示記錄發(fā)展過程發(fā)展過程 ： 英國人 W.Thomson 發(fā)現(xiàn)的 1856年發(fā)表“金屬電動力學(xué)性質(zhì)”的論文，詳細(xì)描述了“金屬絲在應(yīng)變的作用下會發(fā)生電阻變化”的現(xiàn)象。 文中給出了三個結(jié)論：文中給出了三個結(jié)論：1、銅絲和鐵絲的應(yīng)變與其電阻變化成函數(shù)關(guān)系；2、銅絲和鐵絲的應(yīng)變與電阻之間關(guān)系有不同的靈敏度；3、由于應(yīng)變而產(chǎn)生的微小電阻變化可用惠斯登電橋測量。 1936年美國人 E.Simmons 和 A.Ruge 制成紙基絲繞式電阻應(yīng)變片。 1940年投入批量生產(chǎn)。電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片一、應(yīng)變片的

7、工作原理一、應(yīng)變片的工作原理A、應(yīng)變片的構(gòu)造應(yīng)變片的構(gòu)造B B、應(yīng)變片的類型、應(yīng)變片的類型 半導(dǎo)體型絲式體積型金屬型箔式薄膜型C C、金屬絲的應(yīng)變電阻效應(yīng)、金屬絲的應(yīng)變電阻效應(yīng) 金屬絲的應(yīng)變電阻效應(yīng)金屬絲的應(yīng)變電阻效應(yīng)金屬材料的電阻值隨其機(jī)械金屬材料的電阻值隨其機(jī)械變形而變化的一種物理特性。變形而變化的一種物理特性。ALRlnlnlnlnRLA 加載后金屬絲的變化：加載后金屬絲的變化：AdALdLdRdR2dAdDADLdLLdLdLdLdRdR21)21 (LdLdK2100dRdLKRL0dRRKdLL2dLL dRR電阻率與金屬絲體積關(guān)系：電阻率與金屬絲體積關(guān)系： 前蘇聯(lián)的布里奇曼在研究

8、了高壓液下的電阻絲特性時指出電阻率的變化與三向壓力有關(guān)，其與導(dǎo)體體積變化成線性關(guān)系 m 僅與材料和加工方法有關(guān)。VdVmd21 VdV金屬絲的靈敏系數(shù)：21210mK應(yīng)變片實際工作狀況：應(yīng)變片實際工作狀況：PP應(yīng)變片與金屬絲間的區(qū)別：應(yīng)變片與金屬絲間的區(qū)別： 應(yīng)變片由敏感柵、基底等組成，它的靈敏系數(shù)受到橫向變形的影響，同時受膠層、基底等傳遞變形能力的影響。 金屬絲電阻率變化的機(jī)理至今未完全掌握，從理論計算得到靈敏系數(shù)精確值尚不可能。應(yīng)變片電阻相對變化率與應(yīng)變間的關(guān)系應(yīng)變片電阻相對變化率與應(yīng)變間的關(guān)系 ：KRR 電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)定義：電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)定義： 當(dāng)應(yīng)變片安裝在單向應(yīng)力狀態(tài)的試件表

9、面，其軸線與應(yīng)力方當(dāng)應(yīng)變片安裝在單向應(yīng)力狀態(tài)的試件表面，其軸線與應(yīng)力方向相同時，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為應(yīng)變片的電阻相對變化率與向相同時，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為應(yīng)變片的電阻相對變化率與沿其軸向應(yīng)變之比。沿其軸向應(yīng)變之比。RRK應(yīng)變片靈敏系數(shù)的應(yīng)變片靈敏系數(shù)的5 5個主要影響因素個主要影響因素 ：1.制作應(yīng)變柵的金屬絲材的特性制作應(yīng)變柵的金屬絲材的特性2.應(yīng)變片的幾何形狀應(yīng)變片的幾何形狀3.粘結(jié)劑和基底材料傳遞應(yīng)變的性能和厚度粘結(jié)劑和基底材料傳遞應(yīng)變的性能和厚度4.應(yīng)變片的制作，粘貼等加工過程應(yīng)變片的制作，粘貼等加工過程5.被測件的材料和測點的應(yīng)力狀態(tài)被測件的材料和測點的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)變片靈敏系數(shù)的測試條件：

10、應(yīng)變片靈敏系數(shù)的測試條件：1.常溫下進(jìn)行測量時，溫度波動不能超過常溫下進(jìn)行測量時，溫度波動不能超過12.抽檢數(shù)量：絲式取抽檢數(shù)量：絲式取5%，箔式，箔式1%，且不少于，且不少于6片片3.標(biāo)定應(yīng)在一維應(yīng)力場下進(jìn)行測試，且試件材料的標(biāo)定應(yīng)在一維應(yīng)力場下進(jìn)行測試，且試件材料的=0.2854.測試裝置采用等強(qiáng)度梁或等彎矩梁。測試裝置采用等強(qiáng)度梁或等彎矩梁。應(yīng)變片的橫向效應(yīng)應(yīng)變片的橫向效應(yīng) 一個單向應(yīng)變同時作用于應(yīng)變片的一個單向應(yīng)變同時作用于應(yīng)變片的柵寬和柵長，所產(chǎn)生的相應(yīng)電阻變化率柵寬和柵長，所產(chǎn)生的相應(yīng)電阻變化率的比值百分?jǐn)?shù)。的比值百分?jǐn)?shù)。橫向效應(yīng)系數(shù)實際測量的裝置：橫向效應(yīng)系數(shù)實際測量的裝置：PP

11、應(yīng)變片的橫向效應(yīng)系數(shù)定義應(yīng)變片的橫向效應(yīng)系數(shù)定義橫向效應(yīng)系數(shù)的表達(dá)式橫向效應(yīng)系數(shù)的表達(dá)式 2100001tttttlLLLLRntKBKRHRnLKnLKR應(yīng)考慮橫向效應(yīng)系數(shù)修正的幾種情況應(yīng)考慮橫向效應(yīng)系數(shù)修正的幾種情況 ：1、測量狀況與標(biāo)定狀況間僅是材質(zhì)的不同，所產(chǎn)生的誤差、測量狀況與標(biāo)定狀況間僅是材質(zhì)的不同，所產(chǎn)生的誤差一般不超過一般不超過1%，無需修正。，無需修正。2、在單向應(yīng)力狀態(tài)下，應(yīng)變片的主軸線與應(yīng)力方向不重合、在單向應(yīng)力狀態(tài)下，應(yīng)變片的主軸線與應(yīng)力方向不重合時應(yīng)進(jìn)行修正。時應(yīng)進(jìn)行修正。 3、在平面應(yīng)力狀態(tài)下一般應(yīng)進(jìn)行修正、在平面應(yīng)力狀態(tài)下一般應(yīng)進(jìn)行修正 儀HHL11）儀儀儀儀12

12、2212(11(11HHHHHHBL應(yīng)變片的工作特性參數(shù)應(yīng)變片的工作特性參數(shù) 1.應(yīng)變片的電阻值應(yīng)變片的電阻值 R=6010002.機(jī)械滯后機(jī)械滯后3.絕緣電阻絕緣電阻 4.蠕變?nèi)渥?5.應(yīng)變極限應(yīng)變極限 6.疲勞壽命疲勞壽命 7.靈敏系數(shù)靈敏系數(shù) 8.橫向效應(yīng)系數(shù)橫向效應(yīng)系數(shù)詳見課本表詳見課本表4-3應(yīng)變片的測量電路應(yīng)變片的測量電路全橋橋臂使用半橋1234123413142312RRRRRRRRRRRRRRRR等臂電阻分布 臥式立式一、電橋的構(gòu)造一、電橋的構(gòu)造二、電橋的分類二、電橋的分類電壓橋負(fù)載電阻 電流橋功率橋交流電橋橋源電壓直流電橋電壓橋的輸出電壓電壓橋的輸出電壓 ADABBDUUUU

13、434211RRERURRERUADAB43214231RRRRRRRREU電橋的平衡條件：電橋的平衡條件：4231RRRR0U 承受應(yīng)變后電壓橋輸出電壓：承受應(yīng)變后電壓橋輸出電壓：444333222111RRRRRRRRRRRR4433221144223311RRRRRRRRRRRRRRRREU4433221121144332211221211RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRERR對于等臂電橋和臥式電壓橋輸出電壓對于等臂電橋和臥式電壓橋輸出電壓21RR 4141121114iiiiiiiRRRRE44332211443322112114RRRRRRRRRRRRRRRREU等臂電橋和

14、臥式電壓橋輸出電壓線性化處理等臂電橋和臥式電壓橋輸出電壓線性化處理設(shè)：設(shè)：414433221121121111iiiRRRRRRRRRRC1411443322112121iiiRRRRRRRRRRC原輸出電壓表示式可表示成 ：則：411114iiiiCRREU若舍去非線性部分，產(chǎn)生的相對誤差若舍去非線性部分，產(chǎn)生的相對誤差CCUUUe1141412121iiiiiKRR43214KE41114iiiiRRE等臂電橋和臥式電壓橋輸出電壓等臂電橋和臥式電壓橋輸出電壓4433221114RRRRRRRREUU立式電壓橋輸出電壓：立式電壓橋輸出電壓：213241RRRRRR12RRr 41122121

15、1iiiiRRRRERRU432121rrKE411211iiiiRRrrE電流橋電流橋 負(fù)載電阻為負(fù)載電阻為RL。其以流經(jīng)其以流經(jīng)RL電流形式電流形式輸出，此時負(fù)載電阻兩端電壓為：輸出，此時負(fù)載電阻兩端電壓為：LLLRIU電流橋等效電路及輸出電壓：電流橋等效電路及輸出電壓：411211iiiiRRrrEU434321210RRRRRRRRR43212041120111rrKERRRRRrrERRRULLiiiiLLL功率橋功率橋 LLLRIW20LLRW022LLLLLIRIRI當(dāng)負(fù)載電阻等于電橋內(nèi)阻時，輸出的電功率最大。此時輸出電當(dāng)負(fù)載電阻等于電橋內(nèi)阻時，輸出的電功率最大。此時輸出電壓為：

16、壓為： 43212121rrKEUW0RRL三種形式電橋比較：三種形式電橋比較：平衡條件相同輸出電壓與供橋電壓成正比輸出電壓與橋臂電阻相對變化率間均存在加減特性。三種電橋間存在一定關(guān)系不同負(fù)載電阻時，電橋的輸出電壓對電阻變化率有不同的靈敏度，電壓橋最大。電壓橋的輸出電壓僅與橋臂電阻變化率有關(guān)，電流橋還與負(fù)載阻值大小有關(guān)。電壓橋電流橋功率橋 LLRRR01234201LLLRrKEURRr43212121rrKEUW123421rKEUr一一、溫度對測量影響的主要因素、溫度對測量影響的主要因素：1、溫度變化時，應(yīng)變片金屬柵的阻值將發(fā)生改變。、溫度變化時，應(yīng)變片金屬柵的阻值將發(fā)生改變。2、溫度變化

17、時，因應(yīng)變片和構(gòu)件間線膨脹系數(shù)不同，將產(chǎn)生、溫度變化時，因應(yīng)變片和構(gòu)件間線膨脹系數(shù)不同，將產(chǎn)生附加電阻變化。附加電阻變化。3、應(yīng)變片敏感柵和引線材質(zhì)不同，在焊接點形成熱電偶，在、應(yīng)變片敏感柵和引線材質(zhì)不同，在焊接點形成熱電偶，在焊點處將產(chǎn)生復(fù)雜的熱電勢。焊點處將產(chǎn)生復(fù)雜的熱電勢。4、溫度變化時，膠層傳遞應(yīng)變的能力變化，引起應(yīng)變片的靈、溫度變化時，膠層傳遞應(yīng)變的能力變化，引起應(yīng)變片的靈敏系數(shù)變化。敏系數(shù)變化。 TRRB B、溫度對電測的影響及其補(bǔ)償方法、溫度對電測的影響及其補(bǔ)償方法二、溫度補(bǔ)償方法：二、溫度補(bǔ)償方法：補(bǔ)償片法熱敏元件法對敏感柵熱處理雙金屬線柵法電路補(bǔ)償法溫度補(bǔ)償法自補(bǔ)償法溫度修正

18、法電阻元件法熱電偶法三、補(bǔ)償片法消除溫度效應(yīng)：三、補(bǔ)償片法消除溫度效應(yīng)：eR載荷引起應(yīng)變tRRR2設(shè)：兩應(yīng)變片特性參數(shù)均相等RRR21teRRRR1tR溫度引起應(yīng)變443322114RRRRRRRREURRRRREtte4RREe4KE4四、采用補(bǔ)償片法應(yīng)注意的問題：四、采用補(bǔ)償片法應(yīng)注意的問題：1.工作片和補(bǔ)償片的阻值、靈敏系數(shù)、電阻溫度系數(shù)都工作片和補(bǔ)償片的阻值、靈敏系數(shù)、電阻溫度系數(shù)都應(yīng)相等。應(yīng)相等。2.補(bǔ)償塊與構(gòu)件材質(zhì)必須相同，且厚度相當(dāng)。補(bǔ)償塊與構(gòu)件材質(zhì)必須相同，且厚度相當(dāng)。3.補(bǔ)償塊與構(gòu)件必須同處一溫度場中。補(bǔ)償塊與構(gòu)件必須同處一溫度場中。交流電橋交流電橋 在實際使用中，應(yīng)變儀內(nèi)是

19、以交流電作橋源電壓、載波放大的方式，以構(gòu)成交流電壓輸出橋。一、交流電橋的平衡條件一、交流電橋的平衡條件因此橋臂復(fù)數(shù)阻抗為 11CjRZH式中H交流電橋橋源電壓的圓頻率當(dāng)取半橋接法時，電容的影響可認(rèn)為僅當(dāng)取半橋接法時，電容的影響可認(rèn)為僅在應(yīng)變電橋的半橋。在應(yīng)變電橋的半橋。交流電橋的平衡條件為交流電橋的平衡條件為4231ZZZZ11111CjRZH12221CjRZH33RZ44RZ各臂的阻抗為：各臂的阻抗為：AB：BC：CD：DA：142142232131CRRRjRRCRRRjRRHH代入上式整理得：交流電橋平衡的條件代入上式整理得：交流電橋平衡的條件4231RRRR1423CRCR故有：故有

20、： 從交流電橋的平衡條件得出：此時電橋除電阻平衡外，分從交流電橋的平衡條件得出：此時電橋除電阻平衡外，分布電容尚需滿足一定的條件，交流電橋才可能達(dá)到平衡。布電容尚需滿足一定的條件，交流電橋才可能達(dá)到平衡。 二、交流電橋輸出電壓與應(yīng)變片電阻變化率間的關(guān)系二、交流電橋輸出電壓與應(yīng)變片電阻變化率間的關(guān)系 設(shè)電橋負(fù)載電阻為無窮大，電橋接法采用臥式半橋接法，輸出電壓為：1212121212122HHRRjR RCCERRjR RCC2121432142312ZZZZEERRZZRZRZU設(shè)應(yīng)變前電橋經(jīng)過仔細(xì)的平衡 ： R1=R2=R， C1=C2=C 0URRR1CCC2設(shè)電橋中應(yīng)變片承受應(yīng)變后有 22

21、22222123222141141HHHHHHHERUjC RR C CjR CRR CERCRR C CjRCUUURCRR C 2221114CRRREUH應(yīng)變片的電阻變化造成的電壓輸出。應(yīng)變片的電阻變化造成的電壓輸出。111222CRH1U證明：在分布電容不太大的情況下，令證明：在分布電容不太大的情況下，令而不會對而不會對 產(chǎn)生太大的影響。產(chǎn)生太大的影響。%100111222CRe忽略帶來的相對誤差 將其展成冪級數(shù)，并略去高階小量得：%1002RCe0.2%e 當(dāng)供橋的交流電頻率低于50KHz，規(guī)定誤差： 120R設(shè)pFfReC11872通常使用的雙股導(dǎo)線分布電容約為：100200pF/

22、m，則導(dǎo)線長度應(yīng)限制在10m內(nèi)。電容不平衡造成的輸出電壓電容不平衡造成的輸出電壓122222214CRCCREUHH2223114CRRRCCRCjEUHH相位不同相位不同4433221114RRRRRRRREU交流電橋輸出電壓：交流電橋輸出電壓：電位計式電路電位計式電路電位計式電路的電路圖電位計式電路的電路圖E為輸入電壓，為輸入電壓，AB是輸出端，在未受載是輸出端，在未受載荷時應(yīng)變片的電阻值為荷時應(yīng)變片的電阻值為R1、R2， 211RRERu221111RRRRERRuuERRRRRRRRRu211221111受載荷后應(yīng)變片電阻值有增量，此時輸出電壓為：受載荷后應(yīng)變片電阻值有增量，此時輸出電

23、壓為：此時此時AB端開路時電壓為：端開路時電壓為：令令rRR12 代入上式得：代入上式得： 12211221121111RRrRRrRRRRrEru1221211ErRRCRRrKrErRRrEru211211電位計式電路實際使用中通常電位計式電路實際使用中通常R1是應(yīng)變片，而是應(yīng)變片，而R2采用固定電采用固定電阻，故實際使用中電位計電路輸出電壓為：阻，故實際使用中電位計電路輸出電壓為：21RREIg流經(jīng)應(yīng)變片的電流流經(jīng)應(yīng)變片的電流令：令：uKrErS21鎮(zhèn)定電阻鎮(zhèn)定電阻r r =9當(dāng)應(yīng)變片電阻值當(dāng)應(yīng)變片電阻值 R1=120，K=2，Ig=20mA， E=24V。則則VS32. 4VrEu4

24、. 21B B、在進(jìn)行布片、接橋前應(yīng)做的事情：、在進(jìn)行布片、接橋前應(yīng)做的事情：1. 對構(gòu)件進(jìn)行全面的受力分析2. 了解測點處受力的狀況，掌握應(yīng)變的分布狀況3. 如何利用應(yīng)變電橋的加減特性提高測量的靈敏度,并得到所需載荷引起的應(yīng)變分量應(yīng)變片在構(gòu)件上的布置和在電橋中的接法應(yīng)變片在構(gòu)件上的布置和在電橋中的接法A A、應(yīng)變片布置接橋中應(yīng)注意的問題：、應(yīng)變片布置接橋中應(yīng)注意的問題：1. 應(yīng)變片所感受的是構(gòu)件表面應(yīng)變柵所覆蓋區(qū)域內(nèi)的平均應(yīng)變量。2. 應(yīng)變片給出的應(yīng)變可能是多種載荷共同作用下的合應(yīng)變，如何在測量中分離出所需載荷產(chǎn)生的應(yīng)變量。例1：壓力容器法蘭密封墊圈的比壓 y，均是通過實驗測定的。今要精確取

25、得一搪瓷反應(yīng)釜法蘭密封墊圈比壓。問應(yīng)如何測量？已知密封墊圈有效寬度為b0，法蘭密封中徑D，螺栓個數(shù)N，螺栓橫截面積F。 若每個螺栓壓緊力為P，則法蘭墊圈比壓：0DbNPy作螺栓受力分析，在圖中作螺栓受力分析，在圖中A-A截面處承受有兩個載荷：截面處承受有兩個載荷： PEPPFMP eW MPMPEE1 1、壓緊力、壓緊力P P產(chǎn)生的拉應(yīng)力；產(chǎn)生的拉應(yīng)力；2 2、壓緊力偏離螺栓軸線偏心距為、壓緊力偏離螺栓軸線偏心距為e e，而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。，而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。ME 螺栓若加載后，各應(yīng)變片所測螺栓若加載后，各應(yīng)變片所測得的應(yīng)變值分別為：得的應(yīng)變值分別為：TMP1TMP2T3T4解法一：全橋接法解

26、法一：全橋接法解法二：半橋接法解法二：半橋接法 若要測量若要測量e e值應(yīng)如何接法值應(yīng)如何接法 ？例例2 2：測定反應(yīng)釜中新型攪拌器工作時所需的攪拌功率：測定反應(yīng)釜中新型攪拌器工作時所需的攪拌功率分析：軸功率分析：軸功率tMkR1kNMmaxPkWMkME1maxtMkR2tMtMkkKEU4kMKE24儀儀KEU4儀21kM微元受力分析微元受力分析MMR1R2剪應(yīng)力引起微元的應(yīng)變分量：剪應(yīng)力引起微元的應(yīng)變分量：R1R2K45K45K45K45拉力引起微元的應(yīng)變分量：拉力引起微元的應(yīng)變分量：R1R2P45P45P45P45PP彎矩引起微元的應(yīng)變分量：彎矩引起微元的應(yīng)變分量：R1R2MMM45M

27、45M45M45TMPK4545451TMPK4545452背面微元受力分析背面微元受力分析MMR3R4剪應(yīng)力引起背面微元的應(yīng)變分量剪應(yīng)力引起背面微元的應(yīng)變分量R3R4拉力引起背面微元的應(yīng)變分量拉力引起背面微元的應(yīng)變分量P45P45P45P45PPR3R4彎矩引起背面微元的應(yīng)變分量彎矩引起背面微元的應(yīng)變分量MMM45M45M45M45R3R4TMPK4545453TMPK4545454TMPK4545451TMPK4545452測量軸推力引起的應(yīng)變測量軸推力引起的應(yīng)變接橋接橋1：（）（）接橋接橋2（）（）接橋接橋3接橋接橋4TMPK4545453TMPK4545454TMPK4545451TM

28、PK4545452接橋接橋5414RRrPFP4512PPE4545225441141PPKEKEU儀儀KEU4儀162545P測量彎矩測量彎矩接橋接橋1（）（）接橋接橋2接橋接橋34512MMEMJMTMPK4545453TMPK4545454TMPK4545451TMPK4545452電阻應(yīng)變儀電阻應(yīng)變儀一、應(yīng)變儀的種類、性能、技術(shù)指標(biāo)及用途一、應(yīng)變儀的種類、性能、技術(shù)指標(biāo)及用途1. 靜態(tài)應(yīng)變儀靜態(tài)應(yīng)變儀 測量靜態(tài)應(yīng)變測量靜態(tài)應(yīng)變 零讀法讀數(shù)零讀法讀數(shù) 如：如：YJ-5、TS3860 2. 動態(tài)應(yīng)變儀動態(tài)應(yīng)變儀 測量應(yīng)變的頻率測量應(yīng)變的頻率10005000Hz 偏位法讀數(shù)偏位法讀數(shù) 多多通

29、道通道 如：如：YD-213. 靜動態(tài)應(yīng)變儀靜動態(tài)應(yīng)變儀 測量應(yīng)變頻率測量應(yīng)變頻率0200Hz 具備零讀和偏位法數(shù)具備零讀和偏位法數(shù)據(jù)輸出裝置據(jù)輸出裝置 一般為單通道一般為單通道 如：如：YJD-174. 超動態(tài)應(yīng)變儀超動態(tài)應(yīng)變儀 測量高頻應(yīng)變或瞬態(tài)應(yīng)變測量高頻應(yīng)變或瞬態(tài)應(yīng)變 通常采用直流電源通常采用直流電源電位計式電路電位計式電路 如：如：Y6C-9二、應(yīng)變儀的構(gòu)成及工作原理二、應(yīng)變儀的構(gòu)成及工作原理 應(yīng)變儀主要由電橋、載波放大器、相敏檢波器、濾波器、應(yīng)變儀主要由電橋、載波放大器、相敏檢波器、濾波器、指示記錄儀、載波發(fā)生器（振蕩器）、穩(wěn)壓電源等部分組指示記錄儀、載波發(fā)生器（振蕩器）、穩(wěn)壓電源

30、等部分組成。成。以動態(tài)應(yīng)變儀為例以動態(tài)應(yīng)變儀為例三、應(yīng)變信號的調(diào)幅作用三、應(yīng)變信號的調(diào)幅作用HHf2HfsinmHEEt設(shè)一純阻性電橋，其橋源電壓為正弦交流電壓，最大幅值設(shè)一純阻性電橋，其橋源電壓為正弦交流電壓，最大幅值Em，圓頻率，圓頻率為振蕩器頻率，橋源電壓瞬時值為振蕩器頻率，橋源電壓瞬時值1、當(dāng)、當(dāng)AB橋臂應(yīng)變片承受恒定的拉應(yīng)變橋臂應(yīng)變片承受恒定的拉應(yīng)變 時時電橋輸出的電壓電橋輸出的電壓004EuKtEKHmsin402 2、當(dāng)、當(dāng)AB橋臂應(yīng)變片承受恒定壓應(yīng)變橋臂應(yīng)變片承受恒定壓應(yīng)變 時電橋輸出的電壓時電橋輸出的電壓0ttEKuHmsinsin410ttEKHHmsinsin81000s

31、in44mHEKuKEt 3 3、應(yīng)變片承受交變的應(yīng)變、應(yīng)變片承受交變的應(yīng)變 時，電橋輸出時，電橋輸出的電壓的電壓tsin0tEKHmsin40 為了使調(diào)幅波的包絡(luò)線能較真為了使調(diào)幅波的包絡(luò)線能較真實的反映應(yīng)變信號波形，通常情況實的反映應(yīng)變信號波形，通常情況下電阻應(yīng)變儀要求：下電阻應(yīng)變儀要求：max107H電橋的組成電橋的組成1、RsRB1組成電阻平衡裝置組成電阻平衡裝置2、C1RB2組成電容平衡裝置組成電容平衡裝置3、RCS組成標(biāo)定電路組成標(biāo)定電路二、應(yīng)變儀中的電橋電路二、應(yīng)變儀中的電橋電路1 1、電阻的平衡裝置、電阻的平衡裝置434321RRRRRRbRaRRBBAC43341RRRRRR

32、RaRRSBAD43431RRRRRRRbRRSBCDSBRabRR113SBRbaRR114SSRRRRRR該裝置最大電阻平衡量：該裝置最大電阻平衡量：2 2、電容平衡裝置、電容平衡裝置3 3、標(biāo)定電路、標(biāo)定電路三、相敏檢波器三、相敏檢波器 交流電橋輸出的電壓信號是一個載波電壓被應(yīng)變信號調(diào)制交流電橋輸出的電壓信號是一個載波電壓被應(yīng)變信號調(diào)制的調(diào)幅波。的調(diào)幅波。調(diào)幅波頻率和載波頻率相同，振幅隨應(yīng)變信號變化規(guī)律變調(diào)幅波頻率和載波頻率相同，振幅隨應(yīng)變信號變化規(guī)律變化，在相位方面，它可能與載波同相，也可能反相?；?，在相位方面，它可能與載波同相，也可能反相。在電子線路中將調(diào)幅波的波形還原為信號波形的過

33、程稱為在電子線路中將調(diào)幅波的波形還原為信號波形的過程稱為檢波（解調(diào)）。檢波（解調(diào)）。1 1、相敏檢波器結(jié)構(gòu)、相敏檢波器結(jié)構(gòu)放大器U1bg振蕩器U22 2、相敏檢波器工作原理、相敏檢波器工作原理 約定：約定： 1）u22u1 2）u2在正半周時，在正半周時，a是高電位，是高電位，c是低電位是低電位 3）u2在負(fù)半周時，在負(fù)半周時，a是低電位，是低電位，c是高電位是高電位 4）應(yīng)變片未承受應(yīng)變時，電橋是平衡的（）應(yīng)變片未承受應(yīng)變時，電橋是平衡的（u1=0）u u1 1=0 =0 時，時，u u2 2在正半周時在正半周時bg+-+-u u1 1=0 =0 時，時，u u2 2在負(fù)半周時在負(fù)半周時g-

34、+-+i i2i i1i i3i i3i i4i i4應(yīng)變電橋承受拉伸應(yīng)變時，應(yīng)變電橋承受拉伸應(yīng)變時，u u2 2在正半周在正半周+-+-bg+-應(yīng)變電橋承受拉伸應(yīng)變時，應(yīng)變電橋承受拉伸應(yīng)變時，u u2 2在負(fù)半周在負(fù)半周g-+-+-+i i3i i4i i2i i1i i2i i1121uui122uui123uui124uuii igi i3i i4i ig應(yīng)變電橋承受壓縮應(yīng)變時，應(yīng)變電橋承受壓縮應(yīng)變時，u u2 2在正半周在正半周bg+-+-+應(yīng)變電橋承受壓縮應(yīng)變時，應(yīng)變電橋承受壓縮應(yīng)變時，u u2 2在負(fù)半周在負(fù)半周g-+-+-i i3i i4i i2i i1i i2i i1121uu

35、i122uui123uui124uuii igi i3i i4i ig相敏檢波器輸出的波形相敏檢波器輸出的波形ttt注意：書中圖注意：書中圖6-126-12有誤有誤相敏檢波器定量分析相敏檢波器定量分析且且u1，u2同相，同相，u2在負(fù)半周時在負(fù)半周時g-+-+-+tuuHmsin22tuuHmsin11 設(shè)：設(shè)：34giii0132ggriuriu2u在節(jié)點在節(jié)點d處：處：在右環(huán)路在右環(huán)路fcdf：在左環(huán)路在左環(huán)路afda：21rruigg223girui224girui解得：解得：ggri1u44ri0相敏檢波器在相敏檢波器在u u2 2負(fù)半周時，正常工作條件：負(fù)半周時，正常工作條件：最小環(huán)

36、流大于0rrruug212022giru整理得：為了當(dāng)D3、D4導(dǎo)通時，D1、D2截止，即處于反向電壓1Du0211uriuuggD0122uriuuggD0122uriuuggD在左環(huán)路 abefa在右環(huán)路 bcfeb得：得： 得： D2截止條件：11224urrrruriugggg01uggri2uD1截止條件自然滿足1224urrrrugg D3、D4導(dǎo)通條件：122urrrugD1、D2截止條件：122uu 比較截止導(dǎo)通條件比較截止導(dǎo)通條件相敏檢波器正常工作條件：因此也成為應(yīng)變儀最大可測的應(yīng)變范圍的限定條件因此也成為應(yīng)變儀最大可測的應(yīng)變范圍的限定條件超前超前 的載波信號的載波信號222

37、222114CRRRCCRCjCCRRREUHHH+-+-bg+-+-+-bg+-超前超前 時相敏檢波器輸出的波形時相敏檢波器輸出的波形2當(dāng)=/2、-/2，Ig=0當(dāng)=，u1、u2反相，Ig0cos24110rrudtiIgmgg相敏檢波器輸出電流相敏檢波器輸出電流trrurruiHgmggsin2211矩形載波矩形載波CjXC1電橋載波無分布電容有分布電容相敏檢波器參考電壓相敏檢波器輸出電橋載波無分布電容有分布電容相敏檢波器參考電壓相敏檢波器輸出電橋載波無分布電容有分布電容相敏檢波器參考電壓相敏檢波器輸出電測技術(shù)現(xiàn)場測試電測技術(shù)現(xiàn)場測試 定義：通常把在工廠或工地對原型結(jié)構(gòu)或模型的測試稱為現(xiàn)場

38、測試。 一、現(xiàn)場測試應(yīng)解決的問題：一、現(xiàn)場測試應(yīng)解決的問題： 如何把應(yīng)變片牢固的安裝在被測構(gòu)件的表面，使它能可靠準(zhǔn)確的傳遞應(yīng)變。 如何消除和減少外界因素引起的非所測載荷引起的應(yīng)變（溫度、濕度、磁場干擾、振動等）。 如何準(zhǔn)確觀測和記錄應(yīng)變以及測得數(shù)據(jù)的處理。 二、現(xiàn)場測試的基本步驟：二、現(xiàn)場測試的基本步驟：A、明確測試目的，制定測試總體方案B、測試器材的選擇和籌集C、應(yīng)變片的安裝D、加載測讀E、測試數(shù)據(jù)的處理、修正及報告整理A A、明確測試目的，制定測試總體方案、明確測試目的，制定測試總體方案4、擬定測試方案、擬定測試方案a、確定測點位置和數(shù)量 測點布置在構(gòu)件的易損區(qū)、應(yīng)力集中區(qū)、帶缺陷區(qū)、最大

39、應(yīng)力區(qū)以及需要了解的特定的測試區(qū)域 數(shù)量首先滿足測試目的要求，考慮測試區(qū)域形狀、位置大小以及可能引出導(dǎo)線數(shù)量b、加載和測試程序 工作載荷、設(shè)計載荷、試驗載荷、危險工況1、測試目的：、測試目的：a、驗證設(shè)計理論或方法b、挖掘設(shè)備潛力或鑒定設(shè)備安全度c、監(jiān)測設(shè)備使用及工程構(gòu)件的應(yīng)力指標(biāo)d、測定其它非電量2、了解被測設(shè)備、構(gòu)件背景情況、了解被測設(shè)備、構(gòu)件背景情況a、設(shè)備、構(gòu)件設(shè)計b、制造、施工、檢驗情況c、設(shè)備構(gòu)造、現(xiàn)狀及工作狀況d、用于測試的場所3、確定測試截面或區(qū)域、確定測試截面或區(qū)域 對設(shè)備、構(gòu)件作定性或定量的載荷受力分析，確定測試截面，測試區(qū)域應(yīng)力狀況。B B、測試器材選擇和籌集、測試器材選

40、擇和籌集包括應(yīng)變片、應(yīng)變儀以及其它測試所需的器材選擇與籌集1、應(yīng)變片的確定與準(zhǔn)備、應(yīng)變片的確定與準(zhǔn)備應(yīng)變片類型選擇應(yīng)變片阻值選擇應(yīng)變片尺寸選擇應(yīng)變片質(zhì)量檢查和分選 類型選擇應(yīng)考慮的因素類型選擇應(yīng)考慮的因素溫度溫度-5050 康銅紙基應(yīng)變片-50200 康銅膠基應(yīng)變片200400 卡瑪合金（ KAMAR NiCr20AlSi ）玻璃纖維浸膠基（石棉或金屬）400以上 高溫應(yīng)變片濕度濕度 在水下或較潮濕的環(huán)境下或長時間監(jiān)測的測量，應(yīng)選用抗潮性能較好的膠基應(yīng)變片。結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)與方向結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)與方向 主應(yīng)力方向已知還是未知 單向應(yīng)力、方向已知無特殊要求，對于雙向應(yīng)力宜選用箔式應(yīng)變花。載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)

41、 對于高頻動載或沖擊載荷，不宜采用絲式短接式應(yīng)變片。 對于循環(huán)次數(shù)較大時應(yīng)考慮應(yīng)變片疲勞壽命。（見 P66 表4-3）應(yīng)變范圍應(yīng)變范圍 應(yīng)估計所測的應(yīng)變不會達(dá)到應(yīng)變片應(yīng)變極限值。（見 P66 表4-3）應(yīng)變片的加強(qiáng)效應(yīng)應(yīng)變片的加強(qiáng)效應(yīng)。應(yīng)變片阻值選擇應(yīng)變片阻值選擇a) 國產(chǎn)應(yīng)變片的標(biāo)稱電阻值多在60400之間，而以120為主。b) 同時因應(yīng)變儀的測量橋多按120進(jìn)行設(shè)計的，所以選用阻值時只要無特別要求，盡量選用120應(yīng)變片。c) 選用時主要依據(jù)應(yīng)變儀測量電橋組合的要求，在一般情況下等臂、臥式電橋不僅有最大的線性輸出，而且有利于預(yù)調(diào)平衡。應(yīng)變片標(biāo)距選擇應(yīng)變片標(biāo)距選擇 a)應(yīng)變片測量的應(yīng)變值是其標(biāo)

42、距內(nèi)被測結(jié)構(gòu)的宏觀平均應(yīng)變值，因此應(yīng)變測量的精度和應(yīng)變片的標(biāo)距直接相關(guān)，標(biāo)距太大不能代表點應(yīng)變，標(biāo)距太小則不僅應(yīng)變片制作困難，而且沒有實際意義，也不經(jīng)濟(jì)。b)考慮因素：結(jié)構(gòu)材料特性、應(yīng)力分布特性、動態(tài)應(yīng)變傳播特性 結(jié)構(gòu)材料特性 對于彈性模量較高的均質(zhì)材料，最好使用較小標(biāo)距的應(yīng)變片。 對于非均質(zhì)材料應(yīng)注意材質(zhì)的不均勻程度。應(yīng)力分布特性應(yīng)力分布特性010cc032nccc線性應(yīng)變時線性應(yīng)變時LdxLxa0應(yīng)變片給出的應(yīng)變設(shè)：應(yīng)變片柵長L范圍內(nèi)應(yīng)變分布的規(guī)律可用多項式表示：332210 xcxcxccx00c0321ncccc均勻應(yīng)變時均勻應(yīng)變時0210ccc03ncc非線性應(yīng)變時非線性應(yīng)變時應(yīng)變片

43、中點應(yīng)變片中點L/2處應(yīng)變值為：處應(yīng)變值為：4222102LcLccL應(yīng)變片測得的應(yīng)變值為：應(yīng)變片測得的應(yīng)變值為：22100221032LcLccLdxxcxccLa22212aLcL二者誤差：二者誤差：動態(tài)應(yīng)變傳播特性動態(tài)應(yīng)變傳播特性kHzfsmvmmLfvL，20控制誤差控制誤差1%，應(yīng)使標(biāo)距小于波長的，應(yīng)使標(biāo)距小于波長的5L /4 /2應(yīng)變片質(zhì)量檢查和分選應(yīng)變片質(zhì)量檢查和分選n 阻值：對阻值分散度的要求，主要由應(yīng)變儀應(yīng)變電橋預(yù)調(diào)平阻值：對阻值分散度的要求，主要由應(yīng)變儀應(yīng)變電橋預(yù)調(diào)平衡范圍確定，由于實際測量中還需考慮引出導(dǎo)線引起的電阻衡范圍確定，由于實際測量中還需考慮引出導(dǎo)線引起的電阻差異

44、，因此實際控制的分散范圍應(yīng)更小。差異，因此實際控制的分散范圍應(yīng)更小。n 靈敏系數(shù)：由于廠家出廠前對靈敏系數(shù)的測定是采用抽樣測靈敏系數(shù)：由于廠家出廠前對靈敏系數(shù)的測定是采用抽樣測定，所以分散性較大。對于高精度的測量還需重新進(jìn)行抽樣定，所以分散性較大。對于高精度的測量還需重新進(jìn)行抽樣檢定，求出檢定，求出k值的平均值和分散度。值的平均值和分散度。 應(yīng)變柵與片基粘接牢固接牢固引出線與絲柵或箔柵焊片基無受潮變質(zhì)現(xiàn)象路和斷路現(xiàn)象齊，無彎折、銹斑、短絲柵或箔柵排列均勻整片基平整，柔軟無破損n 外觀檢查外觀檢查2.2.應(yīng)變儀選擇的原則應(yīng)變儀選擇的原則 依據(jù)測量載荷的頻率確定應(yīng)變儀類型。依據(jù)測量載荷的頻率確定應(yīng)

45、變儀類型。 依據(jù)測量應(yīng)變的范圍選定應(yīng)變儀最大可測量的范圍。依據(jù)測量應(yīng)變的范圍選定應(yīng)變儀最大可測量的范圍。 依據(jù)測點的數(shù)量確定應(yīng)變儀的臺數(shù)。依據(jù)測點的數(shù)量確定應(yīng)變儀的臺數(shù)。3.3.其它器材的選取和籌備其它器材的選取和籌備 加載裝置加載裝置 膠粘劑、防潮材料膠粘劑、防潮材料 兆歐表、萬用表兆歐表、萬用表 表面清洗劑表面清洗劑 打磨工具打磨工具 測量、劃線的工量具測量、劃線的工量具 連接導(dǎo)線以及接線端子連接導(dǎo)線以及接線端子C C、應(yīng)變片的安裝、應(yīng)變片的安裝D D、加載測讀、加載測讀 依據(jù)測試方案要求逐級加載，讀取數(shù)據(jù)。依據(jù)測試方案要求逐級加載，讀取數(shù)據(jù)。 另外在正式加載測讀前，應(yīng)加卸載幾次，以消除應(yīng)

46、變片的另外在正式加載測讀前，應(yīng)加卸載幾次，以消除應(yīng)變片的殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力E E、測試數(shù)據(jù)的修正和處理、測試數(shù)據(jù)的修正和處理靈敏系數(shù)修正靈敏系數(shù)修正導(dǎo)線電阻的修正導(dǎo)線電阻的修正粘貼方位不準(zhǔn)造成的修正粘貼方位不準(zhǔn)造成的修正應(yīng)變片電阻值不為應(yīng)變片電阻值不為120時的修正時的修正橫向效應(yīng)的修正橫向效應(yīng)的修正應(yīng)變與應(yīng)力的換算應(yīng)變與應(yīng)力的換算導(dǎo)線電阻的修正：導(dǎo)線電阻的修正：RRK1當(dāng)無導(dǎo)線電阻影響時，應(yīng)變儀測得的應(yīng)變當(dāng)無導(dǎo)線電阻影響時，應(yīng)變儀測得的應(yīng)變:RRL1儀二者之比二者之比設(shè)設(shè)導(dǎo)導(dǎo)線線電電阻阻為為RL，應(yīng)應(yīng)變變儀儀測測得得的的應(yīng)應(yīng)變變:儀RRL1修正式修正式兩條截面積為兩條截面積為0.5mm2的銅導(dǎo)

47、線每米電阻值約為的銅導(dǎo)線每米電阻值約為0.06。當(dāng)應(yīng)變片電阻標(biāo)稱值為當(dāng)應(yīng)變片電阻標(biāo)稱值為120 ，若控制導(dǎo)線造成的誤差不大若控制導(dǎo)線造成的誤差不大于于0.5%，應(yīng)控制導(dǎo)線長度不大于，應(yīng)控制導(dǎo)線長度不大于10m。1+LRK RR儀當(dāng)有導(dǎo)線電阻影響時，應(yīng)變儀測得的應(yīng)變當(dāng)有導(dǎo)線電阻影響時，應(yīng)變儀測得的應(yīng)變:粘貼方位不準(zhǔn)造成的誤差粘貼方位不準(zhǔn)造成的誤差2cos222121所畫基準(zhǔn)線上的應(yīng)變：所畫基準(zhǔn)線上的應(yīng)變：2cos222121有偏差角時：有偏差角時：sin2sin21產(chǎn)生的誤差：產(chǎn)生的誤差： 應(yīng)變片電阻值不為應(yīng)變片電阻值不為120120時的修正時的修正 橫向效應(yīng)的修正橫向效應(yīng)的修正 應(yīng)變與應(yīng)力的換

48、算應(yīng)變與應(yīng)力的換算自學(xué)P120 表8-1黃克智介紹 黃克智（1927- ），中國科學(xué)院院士，俄羅斯科學(xué)院外籍院士，著名力學(xué)家和力學(xué)教育家。他培養(yǎng)了60多名研究生，其中人當(dāng)選為中科院院士，2人獲我國優(yōu)秀青年科學(xué)家獎，有國務(wù)院學(xué)位委員會表彰的“在工作中做出突出貢獻(xiàn)的中國博士學(xué)位獲得者”4人。從1990年至今，國際SCI學(xué)術(shù)榜中國作者前10名中，幾乎每年都有1位黃克智的學(xué)生。 例1：薄管板研究過程 換熱器是動力、化工、石油等行業(yè)中大量使用的通用設(shè)備，換熱器是動力、化工、石油等行業(yè)中大量使用的通用設(shè)備，對其關(guān)鍵部件對其關(guān)鍵部件管板，由于結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，又難以采用數(shù)管板，由于結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，又難以采用數(shù)值解

49、法分析，各先進(jìn)工業(yè)國家至今尚無完善的分析設(shè)計方法。值解法分析，各先進(jìn)工業(yè)國家至今尚無完善的分析設(shè)計方法。 自年代初，清華大學(xué)的黃克智與合作者經(jīng)過理論研究自年代初，清華大學(xué)的黃克智與合作者經(jīng)過理論研究和對塊大型管板的測試，于年在國家原石化、一和對塊大型管板的測試，于年在國家原石化、一機(jī)兩工業(yè)部牽頭下提出了新型管板設(shè)計方法，年法機(jī)兩工業(yè)部牽頭下提出了新型管板設(shè)計方法，年法國也隨之在部分工業(yè)部門采用了與黃克智等建議的類似的設(shè)國也隨之在部分工業(yè)部門采用了與黃克智等建議的類似的設(shè)計方法，并力圖把這一方法交流到世界各國。此外，第十屆計方法，并力圖把這一方法交流到世界各國。此外，第十屆國際反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)會議

50、（）與美國機(jī)械工程師國際反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)會議（）與美國機(jī)械工程師學(xué)會（）壓力容器與管道年會也都邀請我國介紹管學(xué)會（）壓力容器與管道年會也都邀請我國介紹管板研究成果，在國際上引起了廣泛的關(guān)注與贊賞。板研究成果，在國際上引起了廣泛的關(guān)注與贊賞。 這一設(shè)計方法的重大技術(shù)性突破即在于它可以大幅度地減這一設(shè)計方法的重大技術(shù)性突破即在于它可以大幅度地減薄大直徑管板的厚度，節(jié)省原材料，減少加工制造工藝上的薄大直徑管板的厚度，節(jié)省原材料，減少加工制造工藝上的困難。它比國際權(quán)威性規(guī)范（如各國多年一直沿用的美國困難。它比國際權(quán)威性規(guī)范（如各國多年一直沿用的美國規(guī)范）更為合理，且符合實驗結(jié)果。這一設(shè)計規(guī)范廣規(guī)范）更為

51、合理，且符合實驗結(jié)果。這一設(shè)計規(guī)范廣泛應(yīng)用于我國個工業(yè)部門。泛應(yīng)用于我國個工業(yè)部門。 管板實例管板實例 按照按照TEMA（美國列管式換熱器制造者協(xié)會）規(guī)范設(shè)（美國列管式換熱器制造者協(xié)會）規(guī)范設(shè)計一臺計一臺Pg2.5MPa Dg1800 換熱器的管板厚度達(dá)到換熱器的管板厚度達(dá)到130mm， 重重2.58噸。噸。 而采用新的設(shè)計方法該管板厚度僅需而采用新的設(shè)計方法該管板厚度僅需30多多mm。TEMA TEMA 規(guī)范對管板的兩個假設(shè)：規(guī)范對管板的兩個假設(shè)：a、假設(shè)管板是處在彈性支座上受均布壓力、假設(shè)管板是處在彈性支座上受均布壓力P1的平板。的平板。b、假設(shè)支座的支承力、假設(shè)支座的支承力P2是均布的。

52、是均布的。實際支承反力狀況：實際支承反力狀況：列管所形成的支承反力列管所形成的支承反力P2是不均勻分布的是不均勻分布的兩種模型的應(yīng)力分布狀況兩種模型的應(yīng)力分布狀況例例2 2：泉港碼頭：泉港碼頭WGQ500A2WGQ500A2型桅桿式型桅桿式起重機(jī)起重機(jī) 例3：再熱器大開孔接管設(shè)計國內(nèi)可看到的權(quán)威的壓力容器設(shè)計規(guī)范：ASME 壓力容器規(guī)范（美國機(jī)械工程師協(xié)會）JISB8243 壓力容器設(shè)計規(guī)定（日本）BS5500 壓力容器設(shè)計規(guī)定（英國）AD 壓力容器設(shè)計規(guī)定（西德）GB150 壓力容器mmdmmDmmdmmDii1000311500520211500且小于且小于例3：壓力容器大開孔接管設(shè)計福州

53、二化VCM回收冷凝器開孔結(jié)構(gòu)設(shè)計：換熱器直徑1050mm，分離器直徑1100mm。徑比0.955例例4 4：9090年年1 1月長樂輕安公司月長樂輕安公司生產(chǎn)的谷氨酸鈉反應(yīng)釜封頭結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的谷氨酸鈉反應(yīng)釜封頭結(jié)構(gòu)例例5 5：漳州華陽后石電廠：漳州華陽后石電廠（600MW600MW超超臨界發(fā)電鍋爐）超超臨界發(fā)電鍋爐）水的臨界點：壓力水的臨界點：壓力22.12MPa、溫度、溫度374.14大型發(fā)電鍋爐分類大型發(fā)電鍋爐分類1、亞臨界機(jī)組的典型參數(shù)為、亞臨界機(jī)組的典型參數(shù)為16.7MPa、538，其發(fā)電效率，其發(fā)電效率約為約為38。2、超臨界機(jī)組的主蒸汽壓力通常為、超臨界機(jī)組的主蒸汽壓力通常為24MPa左右，主蒸汽和再左右，主蒸汽和再熱蒸汽溫度為熱蒸汽溫度為538560