机械工程测试技术 教学课件 作者 谢里阳 9力及导出量测量.ppt

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1、东北大学机械工程与自动化学院（2012）第9章力及其导出量测量机械工程测试技术MechanicalEngineeringTestingTechnology学习导航9.1电阻应变计的应用（ApplicationofResistanceStrainGauge）9.2应力测量（StressMeasurement）9.3扭矩测量（TorqueMomentMeasurement）力是物质之间的一种相互作用，其单位为牛顿(N)。力是由公式来确定的，因此力的标定便取决于质量()和加速度()的标准。力的测量是通过观测受力物体的形状，运动状态或

2、所具有的能量的变化来实现的。力值测量所依据的原理是力的静力效应和动力效应。力的静力效应:指弹性物体受力作用后产生相应变形的物理现象。胡克定律是该物理现象的理论概括：弹性物体在力的作用下产生变形时，若在弹性范围内(严格地说是在比例极限内)，物体所产生的变形量与所受的力值成正比(即)，从而建立起变形量与力值间的对应关系。力的动力效应：指具有一定质量的物体受到力的作用时，其动量将发生变化，从而产生相应加速度的物理现象，此物理现象由牛顿第二定律描述，即。力的测量方法：直接比较法和间接比较法直接比较法：采用梁式天平，通过归零技术将被测力

3、与标准质量(砝码)的重力进行平衡。仅适用于作静态测量。间接比较法：采用测力传感器，将被测力转换为其他物理量，再与标准值作比较，从而求得被测力的大小。能用来作动态测量。在机械工程实际中，力是机器零件、机械机构和结构最基本和最常见的工作载荷，是最基本的工作载荷物理量，又与应力、应变、弯矩、扭矩、功率、压力、刚度等密切相关。因此，力和扭矩的测量甚为重要。9.1电阻应变计的应用电阻应变测量系统记录仪器零部件　或　　　弹性元件电　阻　应变计测量电桥放大器指　示或　　记录器传感器电阻应变仪9.1.1电阻应变计的工作特性及选择⑴　工作特性电

4、阻值的改变由变形和一些非测量因素如温度、湿度等引起。①　灵敏系数应变计安装在处于单向应力状态的试件表面（如钢试件），轴线与应力方向平行。应变计电阻值的相对变化与轴向应变的比值即为灵敏系数。9.1电阻应变计的应用②　可测应变范围最小应变为　　　　，相当于钢试件上的应力为。最大应变决定于应变计的强度、应变效应的线性范围以及胶粘剂性能，一般当　大于1.5～2.0%时，会发生电阻丝和基底滑脱现象。9.1电阻应变计的应用③　温度的影响环境温度导致应变计电阻变化：敏感栅材料的温度效应式中　　　　敏感栅材料的电阻温度系数。零件与敏感栅之间线

5、膨胀系数的差异式中　　　　零件的线膨胀系数；敏感栅材料的线膨胀系数。9.1电阻应变计的应用综合后，有式中——应变计的电阻温度系数。④　应变计的横向效应及其引起的误差9.1电阻应变计的应用⑤　工作环境的影响水、蒸汽、油以及强磁场。例如空气湿度大或应变计与水接触：引起胶层绝缘下降，使桥臂电阻发生变化；胶层吸水膨胀，产生附加变形。在现场测试中，应采取必要的防护措施。9.1电阻应变计的应用⑵　电阻应变计的选用①　应变计几何参数的选择选择依据：输出表示沿长度方向的平均应变。应变场梯度大、应变波频率高时应采用小标距；测量点应力及应力分布时

6、，采用小标距；混凝土、铸钢、铸铁等构件，由于材质为非均匀晶体，宜采用大标距应变计；一般情况下，标距可选大些；长期使用时，大标距片可减少胶体的应力松弛。9.1电阻应变计的应用②　电阻值的选择应变仪一般按120Ω设计，无特殊要求时宜选用120Ω应变计，否则应根据仪器所提供的曲线进行修正。③　灵敏系数的选择动态电阻应变仪多按　　设计，否则应根据仪器说明书修正。④　应变计类型的选择箔式应变计广泛使用，半导体应变计体积小、频率响应好、灵敏系数高，但温度影响大。9.1电阻应变计的应用⑤基底种类的选择胶基常用于150℃以下;150℃以上多采

7、用金属、石棉、玻璃纤维布等。⑥　丝栅材料的选择在－200℃～300℃，多采用康铜；高温应变计常采用镍铬合金、卡马合金、铂钨合金；半导体应变计多用锗、硅、锑化铟制成；双金属线栅温度自补偿应变计可用电阻温度系数符号相反的两种康铜、康铜－镍、康铜－镍铬合金制成。9.1电阻应变计的应用9.1.2电阻应变计的安装⑴常用粘结剂的种类与性能①氰基丙烯酸酯（KH501、KH502）靠吸收空气中微量水分即可在室温下短时产生聚合反应而固化。②环氧树脂主要有环氧树脂、固化剂、增塑剂、填料组成，室温固化。9.1电阻应变计的应用③酚醛树脂强度高、耐热、

8、耐潮、耐疲劳、稳定性好，可作为应变计的基底和粘结剂。当酚醛中加入有机硅、缩甲（甲乙、丁）醛或环氧树脂后，可作为中温粘结剂，工作温度为180℃～300℃，固化时需加热、加压并进行二次固化处理。④氯仿专用于粘有机玻璃，其成分为三氯甲烷掺入3%～5%有机玻璃粉末，搅匀后即可使用。9