1、實驗應(yīng)變分析主要的測試方法,電測法 包括電阻、電容、電感測試法 電阻法較常用，具有高靈敏度和精度。因是電信號測量，易于實現(xiàn)數(shù)字化、自動化；可用于不同環(huán)境下的測量；成本低廉。缺點是只能點測量固定方向應(yīng)變，不能全域測量。 光測法 包括光彈性、全息干涉、激光散斑干涉、云紋法等 光彈性法應(yīng)用廣泛，是利用偏振光通過具有雙折射效應(yīng)的透明受力模型從而獲得干涉條紋圖，可觀察全域應(yīng)力分布情況；快速測定應(yīng)力集中系數(shù)；內(nèi)外部邊界應(yīng)力測量。但周期長、成本高。 機(jī)械測試法 利用引伸儀測定試件變形需經(jīng)過放大。有杠桿式和齒輪式兩種。,電阻應(yīng)變片的發(fā)展與應(yīng)用,電阻應(yīng)變片測量技術(shù)起源于19世紀(jì)。 1856年，湯姆遜對金屬絲進(jìn)行

2、了拉伸試驗，發(fā)現(xiàn)金屬絲的應(yīng)變和電阻的變化有一定的函數(shù)關(guān)系；之后，人們利用惠斯登電橋來精確地測量電阻的變化。 1938年，E西門斯（ESimmons）和A魯（ARuse），制出了第一批實用的紙基絲繞形式電阻應(yīng)變片。 40年代，出現(xiàn)了可調(diào)節(jié)的由測量電橋和放大器組成的電阻應(yīng)變儀，使電阻應(yīng)變測量技術(shù)在工程技術(shù)和科學(xué)實驗領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛的應(yīng)用。,1953年P(guān)杰克遜利用光刻技術(shù)，首次制成了箔式應(yīng)變片，隨著微光刻技術(shù)的進(jìn)展，這種應(yīng)變計的柵長可短至0.178mm 1954年史密斯發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料具有的壓阻效應(yīng)。 為了克服直流放大器信息的漂移和線性精度度差等缺點，傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變儀都采用交流放大器以載波放大方式傳遞信

3、號這種儀器的性能穩(wěn)定，其精度能滿足一般的測試要求，但它的工作頻率受載波頻率的限制，而且存在電容,電感影響，測量精度等問題。 1957年，W.P.Mason，等研制出半導(dǎo)體應(yīng)變片，其靈敏系數(shù)比金屬絲應(yīng)變片高50倍，現(xiàn)已用于不同環(huán)境、條件下各種類型的電阻應(yīng)變片，還有用于測量殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中等的特殊應(yīng)變片 60年代，出現(xiàn)了采用直流放大器的電阻應(yīng)變儀。,近來，朝著數(shù)字化、自動化方向發(fā)展，現(xiàn)已有數(shù)字式測量動、靜態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。目前，各種不同規(guī)格、不同品種的電阻應(yīng)變片已有二萬多種 電阻測量技術(shù)可分為靜態(tài)應(yīng)變測量和動態(tài)應(yīng)變測量兩類。 恒定的載荷或短時穩(wěn)定的載荷的測量，稱為靜態(tài)測量； 對載荷在2-120

4、0Hz范圍內(nèi)變化的測量，稱為動態(tài)測量。 不同的工作溫度對電阻應(yīng)變片和導(dǎo)線等有不同的要求，一般將應(yīng)變測量按工作溫度分為五個區(qū)段： 常溫應(yīng)變測量： 30一60C0 中溫應(yīng)變測量： 60一300C0 高溫應(yīng)變測量： 300C0 低溫應(yīng)變測量： -30一-l00C0 超低溫應(yīng)變測量： -l00C0,線性度 要求輸入與輸出的關(guān)系是線性； 靈敏度 輸出的變化量與輸入變化量的比值； 滯后現(xiàn)象 輸入量增、減時，輸出量不同，出明顯滯后現(xiàn)象； 靈敏度與分辨率 當(dāng)輸入量由零增大時，能夠測量到的最小值稱為靈敏度； 零飄與溫飄 輸入量不變，環(huán)境溫度不變，輸出量隨時間變化成為零飄；外界溫度變化所引起的變化成為溫飄；,測量

5、的基本概念,電阻測量應(yīng)變原理及方法,電阻應(yīng)變片測量技術(shù) 是用電阻應(yīng)變片測量構(gòu)件的表面應(yīng)變，在根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式，確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)的一種實驗應(yīng)力分析方法。 測試過程： 被測部件 應(yīng)變片 測量電路 放大線路 顯示記錄,惠斯登電橋,電阻應(yīng)變片測量應(yīng)變,電阻應(yīng)變片,應(yīng)變片的工作原理 因絕大部分金屬絲受到拉伸或縮短時，電阻值會增大(或減小)，這種電阻值隨形變發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做電阻應(yīng)變效應(yīng) 電阻應(yīng)變片就是基于金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變效應(yīng)制成的。,電阻應(yīng)變片,當(dāng)電阻絲受到拉伸、壓縮時有下式存在,電阻應(yīng)變片,稱為單根金屬絲應(yīng)變靈敏系數(shù)。可見二者存在線性關(guān)系。,常有電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù),電阻應(yīng)變片,電阻應(yīng)變片的

6、構(gòu)造,電阻值下限： 單用一根金屬絲作為敏感元件來測量應(yīng)變，在理論上是可能的。然而，為了防止電源超載，并使金屬絲中電流所產(chǎn)生的熱量不過大，金屬絲的電阻值不能太小，對金屬絲的阻值紿定一個下限：約為100 比如：若用直徑為0.025mm、電阻為1000 的金屬絲制造一個100 的應(yīng)變計，就要求單根絲長為100mm。應(yīng)變測量時，往往要求測量構(gòu)件表面一點處的應(yīng)變。把電阻絲做成柵狀，直接粘貼于構(gòu)件表面，就能使電阻絲長度問題及應(yīng)變片安裝問題得到解決。,電阻應(yīng)變片的構(gòu)造,電阻應(yīng)變片主要由敏感柵、基底、引線、粘結(jié)劑和覆蓋層五部分組成。,電阻應(yīng)變片的構(gòu)造,電阻應(yīng)變片性能參數(shù),應(yīng)變片電阻 在無受力及室溫測定下的電阻

7、值。 通常：120；250；300；500；1000 靈敏系數(shù) 軸向受力，應(yīng)變片電阻值的變化與沿軸向應(yīng) 變的比值。,電阻應(yīng)變片性能參數(shù),K 是反映電阻應(yīng)變片對構(gòu)件表面單位應(yīng)變所產(chǎn)生的電阻相對變化量。它的大小主要取決于敏感柵材料的靈敏系數(shù)Ks，但兩者又不相等。 原因: 1.由于橫柵的存在，使制成敏感柵之后的靈敏系數(shù)小于絲材的靈敏系數(shù),差別的大小與敏感柵的結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸有關(guān)。 2.試件表面的變形是通過基底和粘結(jié)劑傳遞給敏感柵的,電阻絲橫界面的幾何不均勻等的影響。,電阻應(yīng)變片的構(gòu)造,電阻應(yīng)變片的性能參數(shù),橫向效應(yīng)系數(shù)(H): 通常要求應(yīng)變片的指示應(yīng)變值只反映構(gòu)件b表面的應(yīng)變片軸線方向上的應(yīng)變。然

8、而，應(yīng)變片的敏感柵中除了有縱柵外，還有圓弧形或直線形的橫柵，橫柵的電阻變化是由于構(gòu)件表面軸向應(yīng)變和橫向應(yīng)變共同作用的結(jié)果，因此應(yīng)變片具有橫向效應(yīng)H。,電阻應(yīng)變片的參數(shù)H,將應(yīng)變片貼于平面應(yīng)變場中若沿應(yīng)變片軸線方向的應(yīng)變記為 ，垂直于軸線方向的橫向應(yīng)變記為 ，剪應(yīng)變記為 ，則應(yīng)變片敏感柵的電阻相對變化可表示為下式：,電阻應(yīng)變片的性能參數(shù),溫度效應(yīng)： 當(dāng)電阻應(yīng)變片安裝在無外力作用、無約束的構(gòu)件表面上時，在溫度變化的情況下，它的電阻會發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為電阻應(yīng)變片的溫度效應(yīng)。 -溫度變化時，應(yīng)變片敏感柵材料的電阻會發(fā)生變化，并且，應(yīng)變片和構(gòu)件都會因溫度變化而產(chǎn)生變形，從而使應(yīng)變片的電阻值隨溫度變化而變化。這種溫度效應(yīng)將影響電阻應(yīng)變片測量構(gòu)件表面應(yīng)變的準(zhǔn)確性。通常，將溫度效應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)變片的電阻相對變化所對應(yīng)的應(yīng)變量，稱為熱輸出。,電阻應(yīng)變片的性能參數(shù),可見，電阻應(yīng)變片的溫度效應(yīng)主要取決于敏感柵和構(gòu)件材料的性能和溫度變化范圍。但實際上，它還與基底和粘結(jié)劑材料、應(yīng)變片制造工藝和使用條件等有關(guān)。,熱輸出,敏感柵材料的電阻溫度系數(shù),構(gòu)件材料的線膨脹系數(shù),敏感柵材料的線性膨脹系數(shù),電阻應(yīng)