吉大材料力學(xué)課件

第九章 實驗應(yīng)力分析§9.1§9.2§9.3§9.4§9.5概述電測應(yīng)力分析的基本原理測量電橋的接法及應(yīng)用二向應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力已知時的應(yīng)力測定二向應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力未知時的應(yīng)力測定§9.1

概

述一.為什么要進行實驗應(yīng)力分析理論公式都是經(jīng)過實驗,提出假設(shè),通過幾何、物理平衡關(guān)系推導(dǎo)而來.推導(dǎo)出的理論公式再經(jīng)實踐驗證.對某些(受力、結(jié)構(gòu)、形狀)復(fù)雜構(gòu)件,不滿足材力理論公式的條件.新理論、新公式、新材料都要經(jīng)過實驗驗證.二.實驗應(yīng)力分析的方法電測法-----主要介紹-----做兩次實驗光測法-----實驗課介紹涂層法X射線法比擬法全息法§9.2

電測應(yīng)力分析的基本原理電測法-----非電量的電測量方法裝置換算(應(yīng)變)(電阻)一.轉(zhuǎn)換原理構(gòu)件F電壓(電流)應(yīng)變值er電阻的變化(應(yīng)變片)(應(yīng)變儀)(記錄器)三部分1.電阻應(yīng)變片絲繞式商品形式金屬箔式基底---絕緣的薄紙,塑料片絲柵d=0.02-0.05mm鎳鉻,鎳銅合金繞成柵引線

d=0.15---0.18mm

鍍鋦的銅線l---標(biāo)距

l=1---20mm

lmin=0.2mm產(chǎn)品標(biāo)定阻值

R=50---200Ω

一般120Ω2.轉(zhuǎn)換原理RDR

=

KeK----靈敏系數(shù),一般K=2將電阻片用特殊的膠貼在被測構(gòu)件,預(yù)測 的方向上.

實驗表明:電阻變化率與測點指定方向的應(yīng)變 成正比,即:二.測量原理及電阻應(yīng)變儀由于被測構(gòu)件變形小電阻變化很小通過儀器放大來測量靜態(tài)電阻應(yīng)變儀工作原理----電橋平衡[惠斯頓]電橋輸出電壓:R1R3

-

R2

R

4DU

=

E

(R

+

R

)(R

+

R

)

A1

2

3

4BEDR1R2R3R4C

DU電橋平衡當(dāng)產(chǎn)生DU

=

E

(R1

+

DR1)(R3

+

DR3

)

-

(R2

+

DR2

)(R4

+

DR4

)(R1

+

DR1

+

R2

+

DR2

)(R3

+

DR3

+

R4

+

DR4

)略高階微量得電橋輸出利用轉(zhuǎn)換成RDR

=

Ke4變換表盤,將因子EK變化成相應(yīng)的應(yīng)變系數(shù),結(jié)論:轉(zhuǎn)壓道

的電橋的輸出電 指示器指針的偏在一定應(yīng)變條件下,橋臂電阻的變化率DR或應(yīng)變片感受的應(yīng)變 成線性關(guān)系,可以從R電橋輸出量的大小來確定應(yīng)變值.(當(dāng)然要知 關(guān)系),若只有R1為工作片則讀數(shù)值er

=

e1電橋輸出為相鄰兩臂符號相反,相對兩臂符號相同.根據(jù)上述特性,相鄰兩臂可以消除等值同號成分溫度補償.相對兩臂可以消除等值異號應(yīng)變成分提高測量精度.三.溫度補償相鄰兩臂相同的貼法受力----變形(應(yīng)變)

測量溫度----變形(應(yīng)變)要設(shè)法消除溫度變化引起的應(yīng)變的原因:(1)溫度變,電阻變.(2)電阻片絲柵材料的溫度系數(shù)與被測物不同.方法一:橋路補償法由電阻片溫度產(chǎn)生的電阻變化(應(yīng)變變化)是同構(gòu)件上號的,自動抵消,達溫度下到了互補.方法二:溫度補償法電阻片相鄰兩臂

貼法受力件(工作片)采用相同

材料不受力件(補償片)溫度下消除了工作片上由于溫度變化而引起的應(yīng)變,達到了溫度補償.§9.3

測量電橋的接法及其應(yīng)用半橋布片方案:由受力,

所測內(nèi)容確定.全橋

四臂工作接橋方式兩臂工作兩臂工作單臂工作(1)實現(xiàn)溫度補償達到目的(2)從復(fù)雜變形中測出所需的應(yīng)變成分(3)盡量擴大讀數(shù),以減小誤差,提高精度.電測法的主要優(yōu)點:靈敏度高.應(yīng)變片尺寸小,粘貼牢.靜,動均可.高低溫,高壓,液態(tài)下.可遙測.lmin=0.2mm電測法的主要缺點:只便于構(gòu)件表面應(yīng)變的測量.測整體應(yīng)力分布,需很多測點,工作量大.對應(yīng)力集中的測量面不夠精確.儀器,導(dǎo)線多,現(xiàn)場易受環(huán)境的干擾.純彎曲梁正應(yīng)力的測量RCRC、半橋互補接法er

=

2ec2sc

=

Eec

=E

eraFaRCRC、§9.4

二向應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力方向已知時的應(yīng)力測定力計算公式.R2R3R1R4例9.1

圓軸求當(dāng)主應(yīng)力方向已知時,沿主應(yīng)力方向貼片,測出兩個主應(yīng)變.根據(jù)接橋方式找出讀數(shù)應(yīng)變與真實應(yīng)變的關(guān)系,再由廣義胡克定律求應(yīng)力.扭轉(zhuǎn),已知,主應(yīng)力.確定布片,接橋方案并導(dǎo)出應(yīng)R2R3R1R4s1ts3BR1

R2A

CR4

D

R3解:應(yīng)力分析成

方沿與軸線 向為主方向,故沿主應(yīng)力方向布片.采用全橋接法.R2R3R1R4s1ts3BR1

R2A

CR4

D

R3由廣義胡克定律:§9.4

二向應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力方向未知時的應(yīng)力測定第七章第五節(jié)應(yīng)變分析中曾提到應(yīng)變分析在工程中的應(yīng)用,即介紹了應(yīng)變花.若已知任意三個方向的應(yīng)變,可求任意方向的應(yīng)變或主應(yīng)變.測4545一般選用便于計算的 值.

根據(jù)受力,

應(yīng)力的分布來選擇適宜的應(yīng)變花.彎扭組合變形實驗:AlhFAst45Bst45B04590AA090st0901.消彎測扭將 片與片接半橋.量為異號.同號,

t在該兩方向的分該兩方向的分量為45因

在故消去了彎曲的AstBst45A45B片將A

,B應(yīng)變花 接成半橋,測得的即彎曲引起的45上

片.