礦山測(cè)試技術(shù)應(yīng)變測(cè)試技術(shù)(已修改)
2025-01-06 15:20 本頁面
【正文】 n （ Measuring technique of strain gauge） 概 述n 目的： 在解決工程結(jié)構(gòu)、巷道圍巖等應(yīng)力應(yīng)變問題時(shí)，實(shí)驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變分析與理論應(yīng)力應(yīng)變分析是互相并列的重要分支n 原因： 許多實(shí)際問題尚不能用理論求解，需要通過試驗(yàn)檢驗(yàn)才能做出最后的結(jié)論n 實(shí)驗(yàn)應(yīng)力 (應(yīng)變 ）分析：n 任務(wù)是采用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定結(jié)構(gòu)的各種力學(xué)參數(shù)，如應(yīng)力、應(yīng)變、位移、力、荷載和加速度等，用以解決固體力學(xué)中的工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度問題，以及其它有關(guān)力學(xué)問題n 主要方法 — 應(yīng)變電測(cè)方法，光彈性方法，脆性涂層法，云紋法，激光全息干涉法，激光散斑干涉法，全息光彈性法，聲彈性方法等n 常用應(yīng)變電測(cè)方法 應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)和原理n 電阻應(yīng)變測(cè)量的基本原理是用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將應(yīng)變片粘貼或安置在構(gòu)件表面上，應(yīng)變片敏感柵也相應(yīng)變形，將被測(cè)對(duì)象表面指定點(diǎn)的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化電阻應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng) 應(yīng)變測(cè)量的特點(diǎn)1. 測(cè)量范圍廣、靈敏度和精確度高 最小可測(cè) 1～ 5微應(yīng)變，最大可測(cè) 2～ 3萬微應(yīng)變。其測(cè)量誤差一般小于 2％2. 頻率響應(yīng)范圍大 可以測(cè)量靜載下的應(yīng)變，而且可以測(cè)量動(dòng)載以及沖擊載荷（510 5Hz）的應(yīng)變3. 應(yīng)變片尺寸小，重量輕、慣性小尺寸只有（ ） ,對(duì)被測(cè)試件工作狀態(tài)和應(yīng)力狀態(tài)影響極小4. 適用范圍廣n 高溫、低溫、高壓、高速、旋轉(zhuǎn)等特殊環(huán)境下均可使用n 將應(yīng)變片做成各種形式的傳感器，用以測(cè)量加速度、位移、壓力、重量等物理力學(xué)參數(shù) 電阻應(yīng)變測(cè)量特點(diǎn) 5. 能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量和自動(dòng)記錄 6. 電阻應(yīng)變測(cè)量的缺點(diǎn) （ 1）常規(guī)應(yīng)變片在大應(yīng)變狀態(tài)下，電阻變化率與應(yīng)變的關(guān)系呈現(xiàn)較大的非線性 （ 2）普通電阻應(yīng)變片輸出信號(hào)較小，在強(qiáng)電磁場(chǎng)內(nèi)易受干擾 （ 3）測(cè)出的應(yīng)變是一小塊面積的平均應(yīng)變，對(duì)幾何尺寸較小的被測(cè)試件就難以顯示其應(yīng)力梯度和應(yīng)力分布情況 電阻應(yīng)變片參數(shù)與特性n 幾何尺寸n 基長(zhǎng) L 應(yīng)變片敏感元件在縱軸方向上的長(zhǎng)度n 基寬 b 在與應(yīng)變片主軸垂于方向上應(yīng)變片敏感元件外側(cè)之間的距離 電阻值和最大工作電流n 電阻值 R 指自由狀態(tài)下于室溫條件測(cè)定的電阻值n 應(yīng)變片的電阻值應(yīng)與測(cè)量電路相適應(yīng)n 常用標(biāo)準(zhǔn)化阻值為 60歐、 120歐、 350歐、 600歐、 1000歐，其中最常用為 120歐 絕緣電阻n指應(yīng)變片引線與被測(cè)試件之間的電阻值n它取決于粘合劑及基底材料的種類以及它們的固化條件 ， 且與溫度關(guān)系很大n絕緣電阻過低會(huì)造成應(yīng)變片與試件之間的漏電 ，產(chǎn)生測(cè)量誤差n一般要求要達(dá) 50兆歐以上，可用兆歐表測(cè)量 應(yīng)變片靈敏系數(shù)n應(yīng)變片靈敏系數(shù) ：指在標(biāo)準(zhǔn)條件下由實(shí)驗(yàn)求得應(yīng)變片靈敏系數(shù)n標(biāo)準(zhǔn)條件n一維應(yīng)力： 應(yīng)變片軸向與主應(yīng)力方向一致n試件材料： 泊松比等于 n實(shí)驗(yàn)裝置 ：純彎矩梁或等強(qiáng)度梁n同時(shí)測(cè)量試件的應(yīng)變及相應(yīng)電阻變化n求則應(yīng)變片的靈敏系數(shù) 橫向效應(yīng)n 橫向效應(yīng)： 橫向變形所引起的電阻改變現(xiàn)象n 橫向效應(yīng)原因： 試件橫向應(yīng)變被應(yīng)變片敏感柵端部的所感受，致使電阻值改變引起n 橫向效應(yīng)將導(dǎo)致測(cè)量誤差n 橫向效應(yīng)以絲繞式應(yīng)變片最為嚴(yán)重敏感柵端部圓弧放大 橫向效應(yīng)分析 1n 分析： 設(shè)絲繞式應(yīng)變片貼在任意平面應(yīng)變場(chǎng)中，則電阻值變化將由兩部分組成：n 敏感柵直線部分伸長(zhǎng)為 n 圓弧部門伸長(zhǎng)為 n 應(yīng)力分析可知 積分后橫向效應(yīng)分析 2應(yīng)變片敏感柵總長(zhǎng) 整個(gè)敏感柵的總伸長(zhǎng)為 n則應(yīng)變片電阻相對(duì)變化率為n 軸向靈敏系數(shù) 橫向靈敏系數(shù) 橫向效應(yīng)系數(shù)n 標(biāo)定條件下應(yīng)變片靈敏系數(shù) 單向應(yīng)力，縱向應(yīng)變 橫向應(yīng)變?yōu)閯t應(yīng)變片靈敏系數(shù)（名義）（應(yīng)變片制造廠給出） 橫向效應(yīng)分析 3橫向效應(yīng)分析 4n 測(cè)量值與真實(shí)值之間相對(duì)誤差為n 實(shí)際測(cè)量時(shí)如果應(yīng)變片不是處于標(biāo)準(zhǔn)條件，必然要產(chǎn)生誤差 設(shè)測(cè)點(diǎn)真實(shí)應(yīng)變?yōu)?e x 、 ey ，則實(shí)際電阻變化 DR’為n標(biāo)定條件下應(yīng)變片 片電阻變化 DR為橫向效應(yīng)分析 — 討論幾種情況：n 設(shè)某種絲繞式應(yīng)變片 H= n 、泊松比與標(biāo)準(zhǔn)條件不同情況 當(dāng)被測(cè)材料為砼 m = m =，計(jì)算誤差均不超過 1% 在此情況下可不考慮橫向效應(yīng)對(duì)測(cè)量精度的影響n ，但在單向應(yīng)力中，應(yīng)變片軸向與主應(yīng)力方向垂直 橫向效應(yīng)分析 結(jié)論： 在平面應(yīng)力狀態(tài)及單向應(yīng)力狀態(tài)測(cè)量時(shí)，一般應(yīng)考慮橫向效應(yīng)的影響 ，泊松比與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)相同 溫度效應(yīng) 1敏
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