動態(tài)應(yīng)變的測量

1、動態(tài)應(yīng)變的測量第1頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一產(chǎn)生動態(tài)應(yīng)變的原因產(chǎn)生動態(tài)應(yīng)變的原因可以是載荷隨時間的變動，也可以因構(gòu)件的運(yùn)動。 第2頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一動態(tài)應(yīng)變按時間變化的性質(zhì)可分為確定性和非確定性。 應(yīng)變隨時間變化的規(guī)律能夠用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的稱確定性。 確定性的動態(tài)應(yīng)變，又分周期性和非周期性動態(tài)應(yīng)變。非確定性動態(tài)應(yīng)變也稱隨機(jī)性應(yīng)變。 第3頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一周期性動態(tài)應(yīng)變 一個復(fù)雜周期性應(yīng)變可用富里葉級數(shù)表示：一個復(fù)雜周期性應(yīng)變可看成由一個靜態(tài)分量 和無限個諧波的余弦分量組成。 第4頁，共22

2、頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一常應(yīng)變基頻波各諧波頻率之間存在最小公倍數(shù)第5頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一瞬變性應(yīng)變(沖擊) StraintStraint由于機(jī)械碰撞或爆炸壓力在構(gòu)件上產(chǎn)生的應(yīng)變屬瞬態(tài)應(yīng)變，它是由于載荷的瞬時突變所產(chǎn)生的。瞬態(tài)應(yīng)變是不能用離散譜表示的，這種瞬態(tài)應(yīng)變只能用富里葉積分表示，因此其頻譜圖不能用離散譜表示，而是連續(xù)譜，它的諧波頻率是連續(xù)變化的，而且其高頻分量所占的比重可以相當(dāng)大，因而，在測試分析中要給以足夠重視。第6頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一研究方法確定性應(yīng)變選擇相應(yīng)頻率響應(yīng)的測試系統(tǒng)，真實(shí)記錄應(yīng)變變

3、化歷程，進(jìn)行頻譜分析，確定各諧波的頻率與幅值隨機(jī)性應(yīng)變選擇頻率響應(yīng)范圍足夠?qū)挼臏y量記錄系統(tǒng)，進(jìn)行必要的大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，利用概率統(tǒng)計的方法來解決構(gòu)件的強(qiáng)度問題。第7頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一 應(yīng)變片的動態(tài)響應(yīng)在靜態(tài)測量時,通常認(rèn)為應(yīng)變片對結(jié)構(gòu)的響應(yīng)是立即的.用電阻應(yīng)變計測量動態(tài)應(yīng)變時，要考慮構(gòu)件表面瞬時應(yīng)變與應(yīng)變計同一瞬時測得的應(yīng)變間的響應(yīng)關(guān)系。第8頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一原因結(jié)構(gòu)的應(yīng)變是通過應(yīng)變片的基底和膠層傳給應(yīng)變片的敏感柵的. 一般雖然在構(gòu)件應(yīng)變波傳遞到敏感柵的過程中會受到粘結(jié)劑層對應(yīng)變波中高次諧波的衰減作用，但因基底很薄，粘結(jié)劑

4、層很薄(小于0.2mm)，敏感柵對應(yīng)變的響應(yīng)時間很短(約0.1us,通常應(yīng)力波的傳播速度為2000m/s)，因此,認(rèn)為是實(shí)時響應(yīng)。但是應(yīng)變片的敏感柵有一定長度,因此只需考慮構(gòu)件應(yīng)變沿應(yīng)變計柵長方向傳播時應(yīng)變計的動態(tài)響應(yīng) 第9頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一設(shè)頻率為f的正弦應(yīng)變以速度V在構(gòu)件中沿應(yīng)變片柵長方向傳播，在某時刻應(yīng)變沿構(gòu)件表面的分布如圖所示。用弧度代替長度x：=2x/ 為應(yīng)變波長，V/f， 令應(yīng)變片柵長L相當(dāng)弧度角2 ，有：22L/速度v柵長方向 X ()正弦應(yīng)變波頻率f某一時刻t的應(yīng)變分布應(yīng)變0tt(中點(diǎn))2 (L)2()第10頁，共22頁，2022年，5月2

5、0日，15點(diǎn)8分，星期一設(shè)定時間t ，應(yīng)變波沿構(gòu)件表面的分布為：()=0sin應(yīng)變片中點(diǎn)的應(yīng)變?yōu)椋簍=0sint第11頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一應(yīng)變片測得的應(yīng)變是柵長2范圍內(nèi)的平均應(yīng)變 a ，等于橫坐標(biāo)從（t-）到（t+）之間應(yīng)變波曲線之下的面積除以應(yīng)變片柵長2 ：平均應(yīng)變與應(yīng)變片中點(diǎn)應(yīng)變的相對誤差為：e=(t-a)/ t=1-sin/=2/6例如 L=5mm V =5000m/s (Steel ) f=55000Hze=0.5%選擇應(yīng)變片標(biāo)距 L 的公式即為 第12頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一動態(tài)應(yīng)變測量系統(tǒng)動應(yīng)變測量需解決的問題波形

6、分析、頻率和應(yīng)變大小的測定第13頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一0-10KHZ磁帶記錄儀0-5KHZ光線示波器頻譜分析儀動態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)0-80HZ筆錄式記錄器儲存示波器動態(tài)測量的儀器系統(tǒng) 靜動態(tài)應(yīng)變儀 0-200HZ動態(tài)應(yīng)變儀0-10KHZ超動態(tài)應(yīng)變儀200KHZ濾波器應(yīng)變片只需要測量動態(tài)應(yīng)變在某一頻帶中的諧波分量時,選用相應(yīng)頻帶的帶通濾波器只需要測量低于某一頻率的諧波分量時,選用相應(yīng)截至頻率的低通濾波器第14頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一 動態(tài)測量的標(biāo)定標(biāo)定的方法可分為：靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定1.靜態(tài)標(biāo)定1）電標(biāo)定:由標(biāo)定裝置（電路）產(chǎn)生標(biāo)

7、準(zhǔn)電信號來模擬標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號，然后傳輸給記錄設(shè)備。a）采用在測量電橋橋臂上并聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電阻。注意這種標(biāo)定方法只能用于采用120的應(yīng)變計。b）采用在測量電路之外設(shè)置標(biāo)定電路，并在橋臂上并聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電阻的方法?？稍跍y量時隨時標(biāo)定。2）機(jī)械標(biāo)定 :由外部的機(jī)械裝置直接產(chǎn)生定值標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號，并用記錄設(shè)備進(jìn)行記錄。這種方法精度高，但設(shè)備和操作都較復(fù)雜，且不能隨時標(biāo)定。2.動態(tài)標(biāo)定測量頻率較高時，最好采用動標(biāo)定。由外部設(shè)備的某點(diǎn)產(chǎn)生于被測信號頻率接近的已知標(biāo)準(zhǔn)信號。第15頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一動態(tài)應(yīng)變測量中的干擾與防干擾措施干擾的分類及特點(diǎn)1、電磁干擾工頻干擾； 無線電干擾2、靜電

8、干擾3、地電壓、地電流的干擾4、測量儀器之間的干擾抑制干擾的措施第16頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一與靜態(tài)相比,動態(tài)測量的特點(diǎn)基本原理相同粘貼技術(shù)/溫度補(bǔ)償/防潮處理/對導(dǎo)線的處理和接橋方法相同構(gòu)造與記錄不同:動態(tài)應(yīng)變儀是多通道,每一通道獨(dú)立. 動態(tài)測量儀器的選用,應(yīng)根據(jù)被測信號的類型/特點(diǎn)/測量要求除爆炸/高速沖擊外,對于10KHZ以下的動應(yīng)變,可以采用動態(tài)電阻應(yīng)變儀需要標(biāo)定第17頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一動態(tài)應(yīng)變波形圖與分析第18頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一動態(tài)應(yīng)變測量的結(jié)果是記錄應(yīng)變波，圖上有應(yīng)變幅值和時

9、間的比例標(biāo)記，波形圖上幅高h(yuǎn)對應(yīng)的應(yīng)變值，H取記錄前后標(biāo)定的平均值，對于正、負(fù)幅標(biāo)不等的情況，則對正應(yīng)變?nèi)≌鶚?biāo)，負(fù)應(yīng)變?nèi)∝?fù)幅標(biāo)。 正標(biāo)定負(fù)標(biāo)定第19頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一1.零線的修正在記錄時間較長時，零線有漂移時，需要修正。2. 應(yīng)變測量值的修正若標(biāo)定采用電標(biāo)定方法時，它一般是以K=2為準(zhǔn)的。與靜態(tài)修正一樣，實(shí)=2/K實(shí)讀對于用外部設(shè)備機(jī)械標(biāo)定的，則不需要再修正。第20頁，共22頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)8分，星期一動態(tài)應(yīng)變的數(shù)據(jù)分析1周期應(yīng)變信號根據(jù)波形圖除前述確定幅值，和頻率f1外，還需計算其頻譜2，瞬變性應(yīng)變信號瞬變性應(yīng)變信號屬于非周期性應(yīng)變信號，其時間歷程不能展開成上述傅里葉級數(shù)形式，但是可以把它看成周期T趨近于無窮大時的周期信號，并且由此可得到傅里葉積分的形式.關(guān)于動態(tài)信號的分析，在振動測試