静态应力应变测量PPT课件

• 对于半桥接法工作片 与补偿片分别用两根 电阻值为RL的长导线 接入电桥（如a)图）， 则桥臂电阻的变化率 为
R R 1
R2RL
R12RRL
因此，应变读数 的修正公式为：
1
2RL R
d
对于B点共用一根导线如图 b），这时应变读数的修正 公式为：
1
RL R
d
对于全桥接法，如右图所示供
桥电压会下降为
五、长导线影响及其修正
• 当测点与应变仪之间的距离较远时,需要 长导线的电阻与应变片的电阻串联接入 桥臂,但是它不随应变而变化,因此桥臂阻 值的相对变化率减小,使应变仪显示的应 变读数变小,其影响相当于减小了应变片 的灵敏系数,给测量带来误差.
• 当组桥方式和连接方式不同时,引起的误 差也不一样.
R
R 2RL
UAC
，
电桥的输出电压也将按同一比
值下降。这时应变读数的修正
公式为：
RR 2RLd12R RLd
例如：导线长度为20米，其每米长度上的电阻值
为0.05~0.1Ω。采用半桥三线接法的读数相对误差
为
eR L10 % 00.8% 3~1.6% 7
R
其他两种解法时的相对误差均为上值得两倍。
六、 应变片潮湿及导线温度变化的
的应变，误差取决于栅长的大小和应变沿构件表面的变化率。
设栅长L内的应变分布用多项式来表示
xc0c1 xc2x2c3x3
当εx均值时
a
L 0
xdx
L
c0
当εx呈线性变化时 当εx呈二次变化时
a
0LLxdxc0
c1 2
L
L
a
0
x dx
L
c0
c1 2
L
c2 3
L2
M
c0
c1 2
L
c2 4
•采用同一型号的导线/长度相同,并把他们捆扎在一起, 承受相同温度,起到温度补偿作用.
七、多点测量和接触电阻
一般转换开关的接触电阻为∆Rk=0.01~0.08Ω，切换时，其 变化可达10~50%，这种随机变化的接触电阻对不同的 接桥方式。其影响程度是不同的。
单臂切换 设∆RK=0.04Ω，则由∆Rk造成的虚假应变为：
KK 1 R R K1 20 1.2 0 0 4167
可见，这种接法对接 触电阻的变化是相当 敏感的。
• 全桥切换
∆Rk均接在桥臂之外，输出与负载串接，负载电阻很 大，所以可以忽略。Rk2、∆Rk2、 Rk4、∆Rk4串接在输 入端上，它与电桥的等效电阻相比，也很小，可忽略。 因此，全桥切换可避免接触电阻变化的影响。
4 5 (1 2 ) s2 i n ) s ( i n 2 ( 1 ) s2 i n
实际应变： 45 1 2(12)1 2(1)1
相对误差： e 4455((1 1 ))si2 n
设＝0.3 ＝1 e=6.5% ; =5 , e=32%
设＝0.3 ＝1 e=6.5% ; =5 , e=32%
当＝0o时 有：
设＝0.3 ＝5 e= 1%
•可见当预定方位远离主方向时，实贴片角 偏差对应变测量的误差是相当敏感的。
•因此粘贴应变片时应准确的在测点上画出 预定的方向,使应变片的敏感栅与预定方向 细心对准.
有关资料表明，当主方向未知时，使用直 角应变花，若粘贴偏差为±30o时,主应变 的最大误差为3.5%，而等角应变花的误差 为2.01%。
• 相当于在应变片上并联了一个电
阻RN,它会改变桥臂电阻值,其效
果相当于改变K,引起测量误差.
Rn
• 如果RN是固定的,并且数值较大, 则误差比较小.,如果RN不断下降, 必将引起测量读数漂移.
• 例如：R=120Ω,K=2, Rn=60MΩ,∆ Rn=-59MΩ,及当绝 缘电阻Rn从60MΩ下降到1MΩ 时，应变仪的读数将漂移59με.
所以应变测 量误差为:
' 1 22[c2 o(s)co2s] (12)si2 n ()si n
单向应力状态：
应变计沿主应力方向粘贴，＝0，2＝－1， 则1－2＝（1＋）1有：＝（1＋）1sin2 相对误差e 为： e=/1=(1+)sin2 ＝0.3 , 5 , e1%
当＝45o时 有：
(2) 温度会引起导线电阻变化
• 对于横截面面积为0.5平方毫米,长为15米 的铜导线,其电阻为0.6欧,温度变化5度时, 导线电阻变化0.012欧姆,将使桥臂上的电 阻变化为0.024欧姆.
• 对于电阻120欧姆,灵敏系数2的应变片,相 当于100微应变所引起的电阻变化.,也就 是说,如果其它因素不变,应变仪将读出 100微应变的虚假应变.
四、粘贴方位不准造成的误差
设预定的基准线与主方向的夹角为 ,应变片实际粘贴方位
与主方向的夹角为 ,粘贴的角偏差=- 。基准线上的
应变 可用主应变表示为:
1 221 22co2s
由于应变片粘贴方位不准,实际测得的是与主方向成 =φ+∆φ角方位的应变:
' 1 2 2 1 2 2co 2 (s )
L2
误差为：
c2 12
L2
可知对于三次或以上规律分布的应变，次数越高 误差越大。因此，对于应变变化剧烈的区域，如 应力集中区域的测点，应选小标距应变片。而对 均匀应变场、线性应变场，可选用标距稍大的应 变片(粘贴方向易控制,且横向效应较小)。
对于非均质材料的构件，如混凝土构件，应选择 标距足够大的应变片。一般应至少为比骨料直径 大3~5倍。
影响
(1) 应变片潮湿的影响
• 粘贴良好,胶层完全固化与干燥的应变片,其绝 缘电阻为1000兆欧
• 一般情况下,要求绝缘电阻不低于100兆欧. • 由于某种原因,湿度产生影响,粘结强度下降,应
变计受潮使敏感栅对地的绝缘电阻下降. • 当应变片接入应变仪处于工作状态时,通过应变
片的电流使敏感删发热而驱潮,将使应变片的绝 缘电阻变化.
• 二、选择应变片和测量仪器，进行必要的性能 检测。
• 三、贴片、布线、防护和线路检查。 • 四、应变仪调试和加载测量。（如果条件容许，
应加、卸载1~3次后再进行正式测量，测量试验也应重 复2~3次。保证记录数据的可靠性。）
• 五、分析测量数据及完成试验报告。
三、应变片栅长的选择
应变片是以其栅长范围内的平均应变来代替这一长度内中点
第四章 静态应力/应变测量
• 静态应力/应变测量
• 当载荷基本不变或者缓慢变化时,构件应 力应变也随时间不变或者缓慢变化。
一、目的
• 材料与构件的应力/应变分布 • 构件的强度储备 • 构件的局部应力集中 • 构件所受载荷状况
不同的测量目的决定了静态测量的内容和实施步骤
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二、测量的一般步骤
• 一、明确测量目的，选择点的位置和确定布片 和组桥方案。