梁应力应变测试
混凝土梁应力检测新方法
混凝土梁应力检测新方法一、前言混凝土梁是建筑中常见的结构构件，其承载能力直接关系到建筑的安全性。
因此，在工程建设中，对混凝土梁的质量和强度进行检测至关重要。
目前，混凝土梁的应力检测主要使用应变计等传统方法，然而这些方法存在一定的局限性。
针对这一问题，本文将介绍一种新的混凝土梁应力检测方法，以期为工程检测提供新的思路和方法。
二、原理传统的混凝土梁应力检测方法主要是使用应变计等传感器，在混凝土梁上安装传感器，通过测量传感器上的应变值等参数来推算混凝土梁的应力值。
然而，这种方法存在着一定的缺陷，如传感器的安装位置不易确定、传感器的使用寿命有限等问题。
本文提出的新方法主要是基于电磁感应原理进行检测，其原理是通过在混凝土梁上放置两个线圈，一个线圈产生的磁场将会影响另一个线圈中的电流，从而推算出混凝土梁中的应力值。
三、具体步骤1.材料准备（1）铁芯线圈：用于产生磁场的线圈，需具有足够的磁场强度和线圈的适应性。
（2）探测线圈：用于检测磁场影响的线圈，需具有足够的灵敏度和可靠性。
（3）数据采集系统：用于采集探测线圈中的电流信号，并进行数据处理和分析。
（4）标准混凝土梁：用于校准检测系统，确定检测系统的准确性和精度。
2.实验前准备（1）确定混凝土梁的检测位置和方向，将铁芯线圈安装在混凝土梁的两侧，探测线圈安装在铁芯线圈上方的混凝土梁位置。
（2）对铁芯线圈通电，产生磁场。
（3）对探测线圈进行校准，记录探测线圈的灵敏度和响应时间等参数。
3.数据采集和分析（1）开启数据采集系统，记录探测线圈中的电流信号。
（2）通过对标准混凝土梁的实验数据进行处理和分析，建立混凝土梁应力和探测线圈电流信号之间的对应关系。
（3）根据混凝土梁的实际应力值，将探测线圈中的电流信号转化为应力值。
4.实验结果分析（1）将采集到的混凝土梁应力值与传统方法测得的应力值进行对比，验证新方法的准确性和可靠性。
（2）分析新方法的优缺点，如精度高、可靠性好、检测速度快等优点，但也存在着对材料的要求高、检测设备成本高等缺点。
等强度梁应变测定实验报告
等强度梁应变测定实验报告引言在现代工程中，强度是一个非常重要的指标。
为了确保结构的安全性能，通常需要对材料的强度进行测试。
等强度梁应变测定实验是一种常见的测试方法，本文将详细介绍此实验的过程和结果。
实验原理等强度梁应变测定实验是一种基于弹性理论的测试方法。
根据弹性理论，材料的弹性模量可以通过测量材料的应变和应力来计算。
等强度梁应变测定实验是一种间接测量弹性模量的方法，它通过测量等强度梁的挠度来计算弹性模量。
实验步骤1.制备等强度梁我们使用了两种不同的材料：钢和铝。
我们首先将这两种材料切成相同的长度，然后将它们固定在同一支架上，使它们两端平齐。
这样就制备了一个等强度梁。
2.测量等强度梁的挠度我们将等强度梁放置在两个支架之间，并在中间的位置上放置一个测量器。
测量器可以测量等强度梁在受力下的挠度。
我们采用了钢尺来确定挠度的大小。
3.记录应变和应力我们测量了等强度梁的挠度，并使用公式计算了每个材料的应变。
我们还通过施加不同的重量来测量等强度梁的应力，并将结果记录在实验记录表中。
4.计算弹性模量我们使用公式将应变和应力转化为弹性模量。
对于钢和铝，我们得到了不同的弹性模量。
这些结果可以用来比较这两种材料的强度。
实验结果我们得到了以下结果：钢的弹性模量：2.1×1011 N/m2铝的弹性模量：7.0×1010 N/m2这些结果表明，钢比铝更强。
这是因为钢的弹性模量比铝大。
这意味着，在相同的应力下，钢比铝更难弯曲或变形。
结论等强度梁应变测定实验是一种非常有用的测试方法，可以用来比较不同材料的强度。
我们的实验结果表明，钢比铝更强。
这是因为钢的弹性模量比铝大。
这个实验可以帮助工程师和设计师选择合适的材料，以确保结构的安全性能。
梁的弯曲正应力电测实验
梁的弯曲正应力电测实验梁的弯曲正应力电测实验1、纯弯曲梁有关尺寸：弯曲梁截面宽度 b=20mm, 高度 h=40mm, 载荷作用点到梁支点距离a=150mm 。
E=210GPa。
2、本实验采用公共接线法，即梁上应变片已按公共线接法引出9根导线，其中一根特殊颜色导线为公共线，见下图1。
图一3、如图二，将应变片公共引线接至应变仪第一排的任一通道上，其它按相应序号接至第二排各通道上，补偿片接法选半桥。
4、调零。
打开纯弯曲梁实验装置电源开关，转动加载手柄1，当测力仪2显示 -0.5KN即F0=0.500KN。
电桥粗调平衡：打开应变仪电源开关，仪器将自动逐点将电桥预调平衡；电桥细调平衡：按下静态应变测试仪操作面板数字“1”，再按“确定”，然后按“平衡”，如显示屏显示为“0”，则说明调零成功，如果不为“0”，找老师处理。
依次类推，逐点（2，3，4。
8，11，12，。
18）将电桥预调平衡。
5、逐级加载。
继续转动手柄1，当测力仪2显示1.5KN，即F1=1.500KN（150Kg），按下静态应变测试仪操作面板数字“1”，再按“确定”，显示屏上将显示该点应变。
依次类推，逐点测出各点应变。
分别加F2=2.500KN， F3=3.500KN， F4=4.500KN，逐点测出各点应变。
图二6、卸荷至0.500KN，重复实验步骤4-5，测第二次数据。
7、本实验重复2次。
8、实验结束，关闭电源，拆除接线，整理实验现场。
平面纯弯曲梁横截面上的正应力纯弯曲是指梁段的各个横截面上只有弯矩而无剪力，如图中CD段梁。
实验现象分析：横向线变形后仍保持为直线，只是它们相对旋转了一个角度，但仍与纵向线成正交。
各纵向线变形后仍保持平行，但由直变弯；梁凹侧的纵向线缩短，凸侧纵向线伸长；对应纵向线缩短区域的横截面变宽，纵向线伸长区域的横截面变窄。
根据上述现象，由材料的均匀连续性假设设想梁内部的变形也与表面变形相应，因而可作如下假设：平面假设——由现象推测，梁弯曲变形后，其横截面仍保持为平面，且仍与弯曲后的纵线正交，这就是梁弯曲变形后的平面假设。
应力应变测试系统操作方法
应力应变测试系统操作方法
以下是一般的应力应变测试系统操作方法：
1.准备工作：
（1）开始进行测试之前，首先需要将测试设备连接到计算机并打开电源。
主机电源和仪器电源应正常使用。
（2）安装测试软件并检查软件配置是否正确。
根据测试需要选择合适的测试模式和测试参数。
（3）设置试件尺寸、样品的准备和安装，并进行初始调整。
（4）检查应变计波形是否正确，确保信号干净，在合适的放大倍数下进行采样。
2.进行测试：
（1）将样品装入夹具，并对样品施加负载。
（2）开始记录数据，包括负载和应变的变化情况。
在记录数据的同时，还要记录所施加的负载和所测量的应变。
（3）在测试过程中，需要不断进行调整，保持试件位置不变。
（4）测试完成后，将测试后的结果保存在计算机中。
可以根据需要进行数据分析和处理。
3.结束测试：
（1）关闭测试软件并停止测试设备的电源。
（2）将测试设备和样品从测试系统中取出。
（3）清理夹具和样品。
（4）关闭计算机并将测试结果保存。
第五章应力应变测试
应力、应变电测法原理
电阻的相对变化量由两方面因素决定： 1）对于金属材料，电阻的变化主要由金属丝几何尺寸的改变引起； 电阻丝灵敏度系数（dR/R）/ ε 为（1+2μ ）。 2）对于半导体材料，其工作原理基于半导体的压阻效应，材料受力 后， 材料的电阻率发生变化。其灵敏度系数为（dR/R）/ ε 为λ E。
电阻应变片的特性及应用
绝缘电阻
应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测件之间的 电阻值Rm。通常要求Rm在50～100 MΩ以上。绝缘电阻过低， 会造成应变片与试件之间漏电，使应变片的指示应变产生误差。 Rm取决于粘结剂及基底材料的种类及固化工艺。在常温使用条 件下要采取必要的防潮措施，而在中温或高温条件下，要注意选 取电绝缘性能良好的粘结剂和基底材料。
电阻应变片的信号调理电路
半桥单臂电路
——半桥单臂
上式对另外三臂也适用。 分母中有微小电阻，存在一定非线性。
电阻应变片的信号调理电路
半桥双臂电路
当有对称应变点
可用
两片应变片
灵敏度提高一倍 线性度改善了，分母中无微小电阻。
电阻应变片的信号调理电路
全桥电路
图2-9为一应变片直流电桥，其中E=4V，
第五章应力应变测试
本章主要内容
应力、应变测试方法 应力、应变测试原理 电阻应变片的特性及应用 电阻应变片的信号调理电路 电阻应变仪
应力、应变测试方法
测量应力、应变的目的
为了研究机械结构、桥梁、建筑等某构件在工作状态下的受力 、变形情况，通过测试测得构件的拉、压应力、扭矩及弯矩，为结 构设计、应力校核或构件破坏的预测等提供可靠的测试数据。
采取的措施：为了减小应变片的机械滞后个测量结
果带来的误 差，可对新粘贴应变片的试件反复加
钢筋或混凝土应力应变测试
钢筋或混凝土应力应变测试在建筑工程领域，钢筋和混凝土是两种最为常见且至关重要的材料。
为了确保建筑物的结构安全和稳定性，对钢筋和混凝土的应力应变进行准确测试是必不可少的环节。
钢筋和混凝土在承受荷载时会发生变形，其内部产生的应力和应变情况直接关系到结构的承载能力和耐久性。
应力是指材料单位面积上所承受的力，而应变则是材料在受力作用下产生的变形量与原始长度的比值。
通过对钢筋或混凝土应力应变的测试，可以了解材料的力学性能，评估结构的工作状态，为设计和施工提供重要的依据。
目前，常用的钢筋应力应变测试方法主要有电阻应变片法、光纤光栅传感器法和振弦式传感器法等。
电阻应变片法是一种较为传统且应用广泛的测试方法。
电阻应变片通常由很薄的金属箔片制成，其电阻值会随着应变的变化而发生改变。
将电阻应变片粘贴在钢筋表面，当钢筋受力产生应变时，应变片的电阻值也会相应改变。
通过测量电阻值的变化，并结合相关的计算公式，就可以得到钢筋的应变值。
然后，根据钢筋的弹性模量，进一步计算出应力值。
这种方法操作相对简单，但对粘贴工艺要求较高，且应变片容易受到外界环境的影响。
光纤光栅传感器法则是一种较为先进的测试技术。
光纤光栅是在光纤中写入的周期性折射率分布结构，当外界应变发生变化时，光纤光栅的反射波长会发生漂移。
通过检测反射波长的变化，就可以实现对应变的测量。
光纤光栅传感器具有精度高、抗干扰能力强、可实现分布式测量等优点，但成本相对较高，安装和调试也较为复杂。
振弦式传感器法是利用钢弦的振动频率与张力之间的关系来测量应力。
当钢筋受力时，传感器内的钢弦张力发生变化，导致其振动频率改变。
通过测量钢弦的振动频率，就可以计算出钢筋所受的应力。
这种方法具有稳定性好、长期可靠性高等优点，但测量精度相对较低。
混凝土应力应变测试方法与钢筋有所不同。
常见的有埋入式应变计法、表面粘贴应变片法和超声波法等。
埋入式应变计法是在混凝土浇筑前将应变计埋入预定位置。
当混凝土硬化并受力后，应变计可以直接测量其内部的应变。
土木工程应力应变量测技术
土木工程应力应变量测技术一般是指在建构筑物施工过程中，如钢结构安装、卸载、改造、加固，混凝土浇筑等过程，采用监测仪器对受力结构的应力变化进行监测的技术手段，在监测值接近控制值时发出报警，用来保证施工的安全性，也可用于检查施工过程是否合理。
常见的应力测试方法应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。
一般通过采集应变片的信号，而转化为电信号进行分析和测量。
应力测试一般的方法是将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。
很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。
应变片其实就是应用了这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。
一般应变片的敏感栅所使用的是铜铬合金材料，这种材料其电阻变化率为常数，它与应变成正比例关系。
我们通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。
然后不同的仪器，可以将这种电压的变化转化成可以测量的数据。
对于应力仪或者应变仪，关键的指标有：测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。
并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。
应力应变测试目前常用的仪器就是盲孔法、磁测法，一个有损，一个无损。
盲孔法是目前应用较为广范的一种高精度的应力检测方法如华云HK21A或HK21B,无论是实验室中使用，还是现场施工，盲孔法都能准确测量应力的大小，从而推进实验进程或者进行工艺改进。
磁测法适用于对应力值检测比较严苛，精密工件或高价值工件不允许做破坏性检测的情况。
比如科研、军工航天等行业。
目前还有更先进的动态应力应变检测仪，全自动梯度应力检测仪等。
目前应力测量水平多半受限于表层测量，SCGS20这样的仪器可以实现材料深度方向的梯度应力精准测量及工件整体的应力分析，全自动编程控制钻孔装置，梯度方向自动进给，高精显微定位，更加精准。
在当今土木工程行业中,应力应变测量广泛地应用于建筑、铁路、桥梁、交通、大坝等结构上。
纯弯梁的弯曲应力测定实验报告
48 48 96 56 15 2 20 48
-61 -67 -12 8 -19 1 -25 -63 -59
62 64 12 6 19 5 25 69 64
9 平均ΔS（με） 4 （Δε=10-6ΔS） 平均Δ = E·Δε/MPa 0.84 1 -29.75 -6.25 kN，ΔM= 34.25 7.19
2 -45.5 -9.56 0.075 kN·m
0 50 10.5
0 -62.5 -13.1
9 64.75 13.6
载荷增量ΔP=
P · a= 2
4.计算结果及误差
测点 实验值Δ 实/MPa 理论值Δ 理/MPa 误差% 1 0.84 0 2 -6.25 -7.5 16.7％ 3 7.19 7.5 4.13％ 4 -9.56 -11.5 16.9％ 5 10.5 -11.5 8.70％ 6 -13.1 -15 12.7％ 7 13.6 15 9.33％
5.作图与分析
（1）绘制梁的截面应力分布图：用实线代表实验测定结果；用虚线代表理论计算结果。
（2）试分析电测实验中，产生实验误差的主要因素。 1.加载位置不准确 2.荷载可能不精确 3.材料的各向异性、或者不均质 4.线路连接处接触不良，示数不稳定
纯弯梁的弯曲应力测定 一．实验目的 1. 掌握电测法的测试原理，学习运用电阻应变仪测量应变的方法 2. 测定梁弯曲时的正应力分布，并与理论计算结果镜像比较，验证弯梁正 应力公式。 二．实验设备 1. 钢卷尺 2. 游标卡尺 3. 静态电阻应变仪 4. 纯弯梁实验装置 三．实验原理 本 实 验 采 用 的 是 用 低 碳 钢 制 成 的 矩 形 截 面 试 件 ，实 验 装 置 如 图 所 示。 计 算 各 点 的 实 测 应 力 增 量 公 式 ： 实i E 实i 计 算 各 点 的 理 论 应 力 增 量 公 式 ： i
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机械工程测试技术基础
梁应力应变测量
：辉
班级：机自1304班
学号：12041427
梁应力应变测量
一、实验目的
1、了解电阻应变片的结构及种类；
2、掌握电阻应变片的粘贴技巧；
3、掌握利用电阻应变片测量应力应变的原理；
4、掌握动态测试分析系统的使用及半桥、全桥的接法；
二、实验容
进行悬臂梁的应变测量
三、实验原理
1、电阻应变片的测量技术
将应变片固定在被测构件上，当构件变形时，电阻应变片的电阻值发生相应的变化。
通过电阻应变测量装置（简称应变仪）可将电阻应变片中的电阻值的变化测定出来，换算成应变或输出与应变呈正比的模拟电信号（电压或电流），用记录仪记录下来，也可用计算机按预定的要求进行数据处理，得到所需要的应力或应变值。
2、电阻应变式传感器
电阻应变式传感器可测量应变、力、位移、加速度、扭矩等参数。
具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。
电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片和半导体应变片两类。
常用的金属电阻应变片有丝式和箔式两种。
它由敏感元件、引出线、基底、覆盖层组成，用粘贴剂粘贴在一起，如图所示。
图1 电阻应变片结构图2 电桥
3、应变片的测量电路
在使用应变片测量应变时，必须有适当的方法检测其阻值的微小变化。
为此，一般是把应变片接入某种电路，让它的电阻变化对电路进行某种控制，使电路输出一个能模拟这个电阻变化的电信号，之后，只要对这个电信号进行相应的处理（滤波、放大、调制解调等）就行了。
常规电阻应变测量使用的应变仪，它的输入回路叫做应变电桥
① 应变电桥：以应变片作为其构成部分的电桥。
② 应变电桥的作用：能把应变片阻值的微小变化转换成输出电压的变化。
U ))((U 432142310⋅++-=
R R R R R R R R )--KU(4
1][4U U 4321443322110εεεε+=∆-∆+∆-∆=R R R R R R R R 常用电桥连接方法有三种：
（1）单臂半桥接法： R1作为应变片
（2）半桥接法：R1、R2作为应变片
（3）全桥接法： R1、R2、R3、R4均为应变片
电桥的和差特性：电桥的输出电压与电阻（或应变）变化的符号有关。
即相邻臂电阻或应变变化，同号相减，异号相加；而相对臂则相反，同号相加，异号相减。
利用桥路的和差特性可以提高电桥灵敏度、补偿温度影响，从复杂应力状态中测取某一应力、消除非测量应力。
本实验采用单臂半桥接法，得到金属梁的拉应变与供桥电压和输出电压之间的关系为：
KU
4U 0M =ε 得到作用在梁上的弯矩为：EW M M ε=
四、实验主要仪器及耗材
DH5923动态电阻应变仪(DH5923动态信号测试分析系统)、电阻应变片、应变适调器、矩形梁、电烙铁、万用变、小螺丝刀、连接导线、502胶、丙酮、棉花、镊子、焊锡、酒精等。
五、实验步骤
1、粘贴应变片
(1) 去污：用砂轮（本实验采用砂纸代替）除去构件表面的油污、漆、锈斑等，并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力，用浸有酒精和丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。
(2) 贴片：在应变片的表面和处理过的粘贴表面上，各涂一层均匀的粘贴胶（502胶），用镊子将应变片放上去，并调好位置，然后盖上塑料薄膜，用手指揉合滚压，排出下面的气泡。
(3) 在合适位置粘贴接线板，将导线与应变片引线连接。
2、检查：用万用表测量应变片在粘贴过程中是否损坏及线路连接是否正确。
3、接桥：将导线接在应变桥盒上。
注意不要把端子扯断。
4、开机：打开测试系统开关，打开采集软件，调整零点；
6、参数设置：设置应变片的灵敏度、梁材料的弹性模量、泊松比、满度值和滤波方式。
7、调平衡：利用测试软件调节电桥平衡；
8、加载测试，保存数据，对进行处理，完成实验报告。
六、实验数据
由图可知εm=193.0μm
又已知E=206Gpa 梁截面尺寸=20*30mm
所以抗弯截面模量:W=1/6b×h2=1/6×20×302=2×10-6 m3
作用在梁上的弯矩M=εm*E* W=79.516N.m
七、实验总结
应变效应应用围十分广泛，可测量应变、应力、力矩、位移、加速度、扭矩等物理参量。
电阻式应变片应用模式有两种，一是将应变片粘贴于弹性刚体上组成平衡电桥，然后接到转换电路，构成专用应变传感器；二是将应变片粘贴于被测物体上，然后接到专用应变仪直接读取应变量。
举例：应变式力传感器，两种应变式力传感器均为一端固定，一端为自由的弹性敏感装置，当有力作用其上时，敏感装置受力发生蠕变。
测量前平衡电桥的四组应变片已做调零处理。
受力蠕变时平衡条件被破坏，使输出电压或电流产生跃变，其跃变值直接反映受力大小。