材料力学电测法G桥电路

m R1 R2 m P
B R1 A R4 D R3 R2 C
半 读 1 2 2 P 读数扩大两倍 max
1 p t 2 p t
2
max
E 半 E 读 (精度提高两倍) 2
（R2既是补偿片又是工作片）
ⅲ).还有其他更好的测试方案吗?


E
1 Px Py l Pz l a ( 2 3 3 ) a a E a 6 6
1 Px Py l Pz l b ( 2 3 3 ) a a E a 6 6 1 Px Py l Pz l c ( 2 3 3 ) a a E a 6 6
用补偿片法消除温度影响
B
M
¤÷ ¹×¹
N A R1
¹¹¹ R2 ¹¹ é
¤÷¬ ¹ ×Æ A R3 D R1
¹ ¥ ¬ ² ³ Æ R2 R4 C
半 读
1 2 ( A t ) ( t ) A
三. 应变测量与应力转换计算:
步骤:
ⅰ).对构件的应力情况进行初步分析 ⅱ).确定测量点的位置及方向 ⅲ).确定较好的布片及组桥方案 ⅳ).加载荷测试 ⅴ).将应变转换成相应的应力或载荷等
3).组全桥
全 读
1 2 3 4 4T
1 1 max 4). T E 全 E 读 E T max 1 41 EWP 全 5). T max WP 读 4(1 )
ⅲ).利用以上布片能否重新组桥，测Ｍ和测Ｎ呢？ 依次按顺时针 R1, R3, R4, R2 组成全桥
ⅳ).若在轴的某个横截面的上下边缘沿轴向各贴一 工作片，组成邻臂半桥，将会测出哪些受力分
量（T，M，N）？
(M)
ⅴ).若在弯曲中性层的外母线上沿轴向贴一片工作 片，用补偿块片与之组成邻臂半桥，又将测出 哪个受力分量？
T N M M T N
(N)
例5. 已知 E, a , b , c , a, 求 PX , P , PZ Y 解: 1) a、b、c三点都属于单向应力状态 2)
例3. 图示圆轴, 已知Ｅ、µ P，要测τmax和Ｔ，试 、W
确定布片和接线方案并建立相应的转换公式。
R1 2 A
45¡ ã
解：1.属纯剪切应力状态 ,
T
T
3 max
max45¡ ã
R1 A
max 45¡ ² ³ Æ ã¹ ¥ ¬
R2
1 max
1 , 3与轴线成 45 且 1 3 max 1 2. 45 1 3 E 1 max E E 3. max 45 1
2 t
B R1 A R4 D R3 R2 C
( p t ) ( t ) p
5.转换计算: max
半 E 读
讨论与思考: ⅰ).若已知ａ和ＷZ,如何求Ｐ? ⅱ).把补偿片R2贴在m-m的下边缘，是否能求σmax? 其转换式将如何改变? 相对第一种方案有无优越性?
则：
U BD
U AC R1 R2 R3 R4 ( ) 4 R R R R U AC (1 2 3 4 ) 4
ⅲ).电桥的加减特性:
全 读 1 2 3 4
— 全桥接法 — 半桥接法
半 读
1 2
c.应变仪的读数方法：
测量电桥和读数电桥
d. 温度补偿问题：
在测量过程中，如果被测构件的环境. 温度发生
变化,敏感栅的电阻将随之变化, 而且, 当敏感栅和被
测构件的线膨胀系数不同时, 敏感栅还将产生附加变
形, 从而引起电阻的进一步改变。这样，在测量结果 中将包括因温度而引起的虚假读数ε t， 显然这虚假 读数必须设法消除。
惠氏电桥
B R1 A R4 D R3 R2 C
U BD
R1 R3 R2 R4 U AC ( R1 R2 )( R3 R4 )
¦ UBD ¤
ⅰ）当R1R2=R3R4时，Δ UBD=0 —电桥平衡
ⅱ）当 R1=R2=R3=R4 时，若
相应发生Δ R1、Δ R2、 Δ R3、Δ R4的变化量。
Ea ( a c ) Px 2
2
Ea ( b c ) Py 12l
3
Ea3 ( a b ) Pz 12l
2 3
4 N M
t t t
4. P
全 3. 读 1 2 4 3 P 2 N 2 AE 全 AE 读
2
讨论与思考:ⅰ).还有其他的测试方案吗?
B R1
ⅱ).若要测出所测处对P力作用线的偏心
度e.将如何组桥及建立计算公式? 组桥时,把R3和R4对换 A °È Å ± ¡ « Ç ¡ C 全 读 1 2 3 4 R4 2 M R3 M Pe M E M D 1 N M t WZ WZ 2 t E M WZ 3 t e ( P已测出 ) P 4 N M t 全 E 读 WZ e ⅲ).还有测e的其他方案吗? 2P
B R1 R3
4 M
全 读
推导公式
S
1 1 1 M S S E 2 2 A °È Å ± ¡ « Ç ¡ C 1 1 M S S R2 R4 2E 2E IZ EIZ 全 D M 读 2S 1
实验应力分析基础
一. 概述:
实验应力分析： 通过实验对构件或其模型进行 应力、应变和位移分析的方法。
实验应力分析的方法：电测法、光测法。
光测法：光弹性法、全息法、云纹法、散斑法等
电测法与光测法的优缺点： （1）电测法
电测法以电阻应变片为传感器, 将受力构件 或其模型的某点处应变转换为应变片的电阻变化, 通 过测量应变片的电阻改变量, 从而确定构件或模型在 该点处的应变。 优点：灵敏度高，精确度高，可以实测、遥测。高温、 高压、动态等特殊工作条件都可使用。 缺点：不能测出构件内部的应变，也不能准确地反映应 变分布的急剧变化等。
缺点：灵敏度和精度依方法的不同而有所不同，总的来 说，低于电测法。
二.电测法：
1. 基本原理:
ù » × µ ô Ð ¤ Ã ¸ Õ
a. 电阻应变片及其转换原理:
ý Ò ß Ï
R R
κ —应变片敏感系数，与其
材料及构造有关。 只要测出敏感栅的电阻变化率， 即可确定相应的应变。
b. 测量电桥原理. 电阻应变仪:
3 2
N M
s s
45¡ ã
R4 R1
N M
ε T,ε M,ε N,ε t分别是T,M,
N,t 单独作用R上产生的线应 变。
B R1 A R2 °È Å ± ¡ « Ç ¡ R4 D R3 C
2).
1 T M N t 2 T M N t 3 T M N t 4 T M N t
1 T t 45 t
2 T t 45 t
2 T
半 读
(读数扩大至二倍)
ⅱ)若该轴在弯、扭、拉组合变形下作用，要测τmax和 T ，应如何做？（d 已知）. 解：1) R1,R4,R2和R3按±450方向, T T 且距离中性层都为S布片。设 R R 45¡ ã
R2
例如: 把R1, R2组成半桥邻壁 读 1 4 2 M .
B. 测点为二向(平面)应力状态:
1. 若测点为二向(平面)应力状态,并且已知主应力 方向,则只需在该点处沿其主应力方向各贴一应
变片,得主应变ε1和ε2, 即可利用虎克定律求出
主应力。
E 1 (1 2 ) 2 1 E 2 ( 2 1 ) 2 1
A. 测点为单向应力状态 例1. 悬臂梁受力如图,已知E, 试测m-m截面的σmax (建立ε与σ的转换计算式)
m R1 m L
¹¹ é ¹¹¹ R2
P
解：1.测点属单向应力状态 2.在上边缘顺轴向贴一应变 片，用试块作补偿, 组成半桥.
a
3. 1 P t
半 4. 读 1 2
P
R1 m R2 m R3 R4
1 p t 2 p t 3 p t 4
全 读
B R1 A R2 C
°È Å ± ¡ « Ç ¡ R4 D R3
4 p (读数扩大四倍) max 4 E 全 E 读 max 4
B R1 R2
4. 1 2 1 T t
半 读
2
5.
半 读
t
T

45
R4 D
R3
E 半 6. max 读 1
EWP 半 7.T 读 1
思考与讨论：
T
R1 2 A
45¡ ã
T
ⅰ)若取消补偿块片，沿+45°方向再贴一R2工作片， 与R1组成邻臂半桥：
（2）光测法
光测法以光波干涉（或几何遮掩）为基础，将受 力构件或其模型的某点处应力或位移转换为光强的变 化, 从而形成条纹图，通过条纹图的辩读, 从而确定构 件或模型在该点处的应力或位移。 优点：全场测量，可反映应力或位移分布的急剧变化。 三维光弹法能测出模型内部的应力。全息法、云纹法、 散斑法等属于无接触测量，因此，可以比较容易地应用 于高温、高压等特殊工作条件。测量区域可大可小（例 如：集成电路的焊点，其直径为0.6mm）。
例2.操纵连杆,已知A，E，且有一定的初曲度, 要测拉 力P，试确定布片和接线方案，并建立相应的计算公式.