第九章 应变、力和扭矩的测量.ppt

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1、测试技术大连大学机械学院Measurement&TestTechnology第九章应变、力和扭矩的测量本章学习要求：1.掌握针对不同的受力状态设计测试方案、接桥及信息处理2.掌握压力传感器选择及使用3.掌握流量传感器的选择及测试系统的构建第一节应变测量一、杆件在单一变形的应变测量关于杆件的应力和变形的计算，请参阅材料力学中有关章节。这里仅介绍应变测量方法。1.拉伸（压缩）构件如图所示受拉构件，测量其拉（压）应变时，有多种方案，下面介绍两种。1.拉伸（压缩）构件（1）方案一（如图所示）R2R2R1CABPR1P1.拉伸（压缩）构件工作片R1的电阻变化包括由

2、拉力P造成的，因温度效应而致的两部分，即：补偿片R2的阻值将仅因温度效应而致，即：1.拉伸（压缩）构件接成半桥（R3，R4为仪器上的固定电阻），则电桥的输出电压将为：1.拉伸（压缩）构件如果工作片和补偿片取自同一批，补偿试件与被测试件材料相同，且处于相同的温度场中，则：温度效应影响排除了，通过电阻应变仪，仅测得拉（压）应变。有时设置不受力的补偿试件不方便，方案二中补偿片也感受机械应变：1.拉伸（压缩）构件（2）方案二（如图所示）R1R2BCAR1R2PP1.拉伸（压缩）构件将补偿片也贴到构件上，紧靠工作片R1并与其垂直，电桥接法与上同：R1—工作片，R2

3、—补偿片（感受机械应变）。1.拉伸（压缩）构件1.拉伸（压缩）构件2.构件受弯矩作用，测其表面应变1（1）方案一：单设补偿片，R2PR1BCAR1R22.构件受弯矩作用，测其表面应变R1—工作片，R2—补偿片；表面为单向应力状态（分析方法与前相同），接半桥。2.构件受弯矩作用，测其表面应变（2）方案二：补偿片参与工作（如图所示）PR1BCAR1R22.构件受弯矩作用，测其表面应变接成半桥，可以消除温度效应的影响。当施加弯矩M时，R1感受拉应变εM1，R2感受压应变εM2，若构件横截面有水平对称轴，则εM1=-εM2可得到：（2）方案二：补偿片参与工作（如

4、图所示）PR2、R4R1、R3R1R3R2R4BCAR1R2R3R4D2.构件受弯矩作用，测其表面应变R1、R3感受拉应变，ε1=ε3=εR2、R4感受压应变，ε2=ε4=－ε3.圆轴扭矩的测量圆轴受扭矩时，横截面上受剪应力作用，在与轴线成45°角的方向上存在有最大的拉应力和压应力σ1=σ2，且其数值与原截面上最大剪应力τmax相等。即：σ1=σ2=τmax。在与轴线成45°角方向上各贴一个应变片Ra、RC，接半桥。3.圆轴扭矩的测量3.圆轴扭矩的测量由于σa=-σc，所以：3.圆轴扭矩的测量3.圆轴扭矩的测量3.圆轴扭矩的测量在工程实际中，常常用这种方

5、法测圆轴所受的扭矩，即：而（实心圆轴）其中，d—圆轴直径。3.圆轴扭矩的测量1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形如图所示为一偏心受压立柱。1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形由力学分析可知，在弹性范围内，它相当于轴向压缩和纯弯曲的叠加，因而是组合变形的杆件。轴向压缩正应力为σy在截面上均匀分布纯弯曲正应力在截面两侧为最大，即1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形（设截面对中性轴对称）叠加后最大应力产生在立柱两侧边缘上，为：1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形A1AA2+=B1BB2+=σyσWσWσyσ1σ21.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形在A点处，应变片R1所测应变为：

6、在B点处，应变片R2所测应变为：据此，我们可以采取不同的接桥方式来单测压缩或单测弯曲。1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形（1）消压测弯：采用半桥连接。BCAR1R21.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形（2）消弯测压：另设补偿块，贴温度补偿片R3、R4，采用半桥联结BCAR1R3R2R41.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形ΔR1=ΔR1w+ΔR1y+ΔR1tΔR2=ΔR2w+ΔR2y+ΔR2tΔR3=ΔR3tΔR4=ΔR4tΔR1w=－ΔR2wΔR1y=ΔR2y=ΔRyΔR1t=ΔR2t=ΔR3t=ΔR

7、4t=ΔRt1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形②采用全桥接法：R1、R2接相对桥臂R3、R4接相邻桥臂BCAR1R2R3R4D1.弯曲与拉伸（压缩）的组合变形2.扭转和弯曲的组合变形2.扭转和弯曲的组合变形以一简单圆轴为例，如上图所示，当它同时承受扭矩Mn，及横向应力P作用时，就成为弯扭组合变形。要求单独测取其中某一变形成分作用下的应变（应力）。我们在圆轴表面的前后各取一点E和F，两点在包括杆轴线及力P的水平面上。并在每点粘贴与杆轴线成45°角的二个应变片Ra′、Rc′、Ra、Rc。2.扭转和弯曲的组合变形为了单独测取由于扭

8、转而引起的应变或由于弯曲而引起的应变，需要对Ra′、Rc′、Ra、Rc等应变片在