機械工程測試第九章

1、機械工程測試第九章第1頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 測量的意義：1.分析零件或結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)及工作狀態(tài)的可靠性程度，2.驗證設(shè)計計算結(jié)果的正確性，3.確定整機在實際工作時負載情況等。4.實現(xiàn)應(yīng)力、功率、力矩、壓力等量的間接測量 第2頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四第一節(jié) 應(yīng)變、應(yīng)力測量1.應(yīng)變、應(yīng)力測量方式2.測量用儀器*靜態(tài)電阻應(yīng)變儀：用于靜態(tài)載荷作用下的應(yīng)變或變化十分緩慢的應(yīng)變的測量；*靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀：用于靜態(tài)應(yīng)變測量為主，兼作200Hz以下的低頻動態(tài)測量；*動態(tài)電阻應(yīng)變儀：用于0-2kHz范圍的動態(tài)測量，這類應(yīng)變儀通常具有48個通道；

2、*超動態(tài)電阻應(yīng)變儀：用于測量020kHz的動態(tài)過程和爆炸、沖擊等瞬態(tài)變化過程。第3頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四3.應(yīng)變儀的電橋特性第4頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四4.應(yīng)變片的布置及組橋 1）選擇主應(yīng)力最大點為貼片位置，。 2）試件貼片位置的應(yīng)變與外載荷應(yīng)線性關(guān)系。 3）合理應(yīng)用電橋和差特性與試件的變形特性進行布片組橋。*布片組橋例：第5頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四第6頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四5.應(yīng)變式應(yīng)力的測量 *應(yīng)力測量原理；測量出受力物體的變形，再用胡克定律算出待測力的大小。

3、 *適用條件：線彈性范圍、單向或雙向應(yīng)力狀態(tài)。 *特點：方法簡單、性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟、應(yīng)用廣。 1)單向應(yīng)力狀態(tài) 沿應(yīng)變方向布片，測取應(yīng)變值，再用胡克定律求出應(yīng)力 第7頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 2)平面應(yīng)力狀態(tài) （1）主應(yīng)力方向已知 *布片方式 沿兩個相互垂直的主應(yīng)力方向各貼一片應(yīng)變片R1和R2，另設(shè)溫度補償片Rt，分別與R1、R2接成相鄰半橋 ，就可測得主應(yīng)變 和 ，用下式計算主應(yīng)力。第8頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四*應(yīng)力計算 由所測得主應(yīng)變 和 ，用以下式求主應(yīng)力（2）主應(yīng)力方向未知 在待測點，任選三個方向 ，按圖示方式布片，測得

4、三個應(yīng)變，進而可求出該點主應(yīng)力。第9頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四6.影響測量的因素及其消除方法 1）溫度的影響及溫度補償 （1）溫度自補償應(yīng)變片， （2）采用電路補償法 電路補償法需滿足以下三個條件 工作片和補償片必須是相同的。 補償材質(zhì)和待測試件的材質(zhì)必須相同。 工作片和補償片的溫度條件必須相同。第10頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 2）減少貼片誤差 3）應(yīng)變片實際工作條件和額定條件應(yīng)一致。 4）排除測量現(xiàn)場的電磁干擾 5）測點的選擇第11頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 第二節(jié) 力的測量 1.常用的測力方法 1）

5、用已知力去平衡待測力； 2）通過測量一個在被測力作用下的已知質(zhì)量的物體的加速度測力； 3）通過測量由被測力產(chǎn)生的流體的壓力測力； 4）通過測量在待測量作用下的張緊弦的頻率測力； 5）通過測量在待測量作用下的彈性元件的變形測力。第12頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 2.幾種常用力傳感器的介紹 1）彈性變形式力傳感器 （1）電阻應(yīng)變式力傳感器第13頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四第14頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 （2）差動變壓器式力傳感器第15頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 （3）壓磁式力傳感

6、器第16頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四（3）壓電式力傳感器第17頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 3.空間力的測量 1）應(yīng)變梁式三分力測力元件第18頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 2）壓電式三分力測力元件第19頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 3）空間測力裝置第20頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四4.測力傳感器的標(biāo)定 （1）靜態(tài)標(biāo)定 *標(biāo)定目的 確定傳感器靜態(tài)特性的各項性能指標(biāo)，如靜態(tài)靈敏度、線性度、回程誤差、重復(fù)性、穩(wěn)定性以及橫向干擾等。 * 靜態(tài)標(biāo)定要求 通常在特制的

7、標(biāo)定臺上進行。其力值必須符合計量部門有關(guān)量值傳遞的規(guī)定，通常標(biāo)準(zhǔn)力的量值用砝碼或標(biāo)準(zhǔn)測力環(huán)來度量。第21頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 2.動態(tài)標(biāo)定 *標(biāo)定目的 獲取傳感器的動態(tài)特性的參數(shù)如固有頻率、阻尼比、工作頻帶、動態(tài)誤差等。 *標(biāo)定的方法頻率響應(yīng)法、階躍響應(yīng)法、沖擊法。第22頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 第三節(jié) 扭矩的測量 *常用扭矩測量方法通過測量轉(zhuǎn)軸的應(yīng)變、應(yīng)力、相對扭轉(zhuǎn)角的方法測量 1.應(yīng)變式扭矩傳感器 1）理論基礎(chǔ) 2）布片與組橋 第23頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四第24頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四第25頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四3）信號的輸出（1）集流環(huán)裝置第26頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四（2）信號的無線傳輸?shù)?7頁，共30頁，2022年，5月20日，2點58分，星期四 2.利用測量扭轉(zhuǎn)變形測扭矩 1）理論基礎(chǔ)2）測試方法（1）光電式扭矩傳感器第28頁，共3