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应力/应变测试简介

【摘要】:预计出最大应变力的变形位置及变形形式,根据测试要求选定测试点。2)如果最大应力点的位置难以确定,或者为了了解截面应力分布规律和曲线轮廓段主应力过渡情况,可在截面上或者过渡段上比较均匀地布置5~7个测点。在已知主应力方向的情况下,应尽量保证贴片方向的一致性。

1.概述

在实际工程中常采用应变片作为传感器件测量应力应变。其测量原理是:把电阻应变片粘贴在构件上,并接入测量电路。当被测构件受外力作用引起构件变形时,应变片敏感栅也随之变形,敏感栅的电阻值发生相应变化,其变形量与构件表面受力大小成一定比例关系,经测量电路(如电桥)转换成电信号输出。测量结果是应变值,通过应力与应变的力学关系,可计算出被测构件应力大小。

应变测试具有如下特点:

(1)应用广泛 以应变测试为基础,可以制成多种传感器,用于测量应力、力、力矩、压力、位移、加速度等物理量。

(2)动态特性好 因其尺寸小,质量轻,基本上不干扰被测件的应力状态,几乎无惯性,还可以组合成多种应变,测量复杂应力状态。其动态响应范围为0~500Hz。

(3)测量范围大 一般测量范围在10~104με量级。用高精度测量系统可测10-2με,用大应变片可测塑性变形。

(4)适应性强 选用不同类型的应变片,可以在高温、高压、强振、潮湿、腐蚀等恶劣环境中测量,性能稳定、技术成熟、价格便宜。

2.应变片的选择

敏感栅是应变片的核心部分,直接影响测试精度。对敏感栅材料有一定的要求:

1)在弹性、塑性范围内,其敏感系数应稳定,电阻率高。

2)电阻温度系数小,且对铜的电动势小。

3)有良好的加工性和焊接性。

3.应变测量的注意事项

应变测量首先必须选择能够反映真实情况的测试点,尽可能地消除或者减弱各种误差的影响,以确保测量的正确性、有效性。测点选择应考虑以下因素:

1)根据构件的受力情况进行分析。预计出最大应变力的变形位置及变形形式,根据测试要求选定测试点。在截面尺寸急剧变化的部位或者在因孔、槽导致应力集中的部位,适当多布置一些测点,以便了解这些区域的应力梯度

2)如果最大应力点的位置难以确定,或者为了了解截面应力分布规律和曲线轮廓段主应力过渡情况,可在截面上或者过渡段上比较均匀地布置5~7个测点。

3)利用结构和载荷的对称性及对结构边界条件的有关知识来布置测点。可在不受力或者已知应变、应力的位置上安排一个测点,以便在测试时进行监测和比较,便于检查测试结果的正确性。

4)实测时,根据测试对象,选择合适的仪器,并进行准确的标定。如动态测试时,选择能满足动态特性要求的应变放大器。

5)进行温度补偿。温度变化一般都同时作用到应变片和试件上的,消除由温度引起的虚假应变,对提高测试精度是至关重要的。

6)降低测试中的电磁干扰。测试时,应尽量采取措施,在保证接地正确的同时,排除非正常干扰。

7)减小贴片误差。在已知主应力方向的情况下,应尽量保证贴片方向的一致性。

8)消除导线引起的影响。减小漂移。使电桥尽可能对称;采用屏蔽线并接地;导线不要抖动;尽可能使工作应变片与补偿应变片的导线电阻相等。