【文章內(nèi)容簡介】 變儀將此電阻值的變化測定出來，并換算成應(yīng)變值或輸出與此應(yīng)變值成正比的電壓（或電流）信號，由記錄儀記錄下來，就可得到所測定的應(yīng)變或應(yīng)力。圖2—4 電阻應(yīng)變片基本構(gòu)造示意圖2 電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片一般由敏感柵、引線、基底、覆蓋層和粘結(jié)劑組成，圖24所示為其構(gòu)造簡圖。3 測量電路原理圖2—5 測量電橋通過在試件上粘貼電阻應(yīng)變片，可以將試件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片的電阻變化，但是通常這種電阻變化是很小的。為了便于測量，需將應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）信號，再通過電子放大器將信號放大，然后由指示儀或記錄儀指示出應(yīng)變值。這一任務(wù)是由電阻應(yīng)變儀來完成的。而電阻應(yīng)變儀中電橋的作用是將應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）信號。電橋根據(jù)其供電電源的類型可分為直流電橋和交流電橋，下面以直流電橋為例來說明其電路原理。3．1 電橋的平衡 直流電橋如圖25所示，電橋各臂RRRR4可以全部是應(yīng)變片（全橋式接法），也可以部分是應(yīng)變片，其余為固定電阻，如當RR2為應(yīng)變片，RR4接精密無感固定電阻時，稱為半橋式接法。橋路AC端的供橋電壓為E，則在橋路BD端的輸出電壓為： 由上式可知，當橋臂電阻滿足: R1R3=R2R4時，電橋輸出電壓U=0 ，稱為電橋平衡。3．2 電橋輸出電壓設(shè)起始處于平衡狀態(tài)的電橋各橋臂（應(yīng)變片）的電阻值都發(fā)生了變化，即此時電橋輸出電壓的變化量為：可進一步整理為對以下常用的測量電路，該輸出電壓的變化可作進一步簡化： a) 全等臂電橋在上述電橋中，各橋臂上的應(yīng)變片的起始電阻值全相等，靈敏系數(shù)K也相同，于是 ，以代入上式，得 b) 半等臂電橋 當RR2為起始電阻值和靈敏系數(shù)K都相同的應(yīng)變片，RR4接精密無感固定電阻，此時 c) 1/4電橋 當RR2起始電阻值相同，R1為靈敏系數(shù)K的應(yīng)變片，RRR4接精密無感固定電阻，此時 3．3 電橋電路的基本特性 a）在一定的應(yīng)變范圍內(nèi)，電橋的輸出電壓與各橋臂電阻的變化率或相應(yīng)的應(yīng)變片所感受的（軸向）應(yīng)變成線性關(guān)系； b）各橋臂電阻的變化率或相應(yīng)的應(yīng)變片所感受的應(yīng)變對電橋輸出電壓的變化的影響是線形疊加的,其疊加方式為: 相鄰橋臂異號, 相對橋臂同號。充分利用電橋的這一特性不僅可以提高應(yīng)變測量的靈敏度及精度，而且可以解決溫度補償?shù)葐栴}。c)溫度補償片溫度的變化對測量應(yīng)變有著一定的影響，消除溫度變化的影響可采用以下方法。實測時，把粘貼在受載荷構(gòu)件上的應(yīng)變片作為R1，以相同的應(yīng)變片粘貼在材料和溫度都與構(gòu)件相同的補償塊上，作為R2，以R1和R2組成測量電橋的半橋，電橋的另外兩臂R3和R4為測試儀內(nèi)部的標準電阻，則可以消除溫度影響?！　±眠@種方法可以有效地消除了溫度變化的影響，其中作為R2的電阻應(yīng)變片就是用來平衡溫度變化的，稱為溫度補償片。四、實驗步驟1. 把等強度梁安裝于實驗臺上，注意加載點要位于等強度梁的軸對稱中心。2. 將傳感器連接到BZ 2208A測力部分的信號輸入端，將梁上應(yīng)變片的導(dǎo)線分別接至應(yīng)變儀任13通道的A、B端子上，公共補償片接在公共補償端子上。檢查并紀錄各測點的順序。3. 打開儀器，設(shè)置儀器的參數(shù)，測力儀的量程和靈敏度。4. 本實驗取初始載荷P0=20N，Pmax=100N，ΔP=20N，以后每增加載荷20N，記錄應(yīng)變讀數(shù)εi，共加載五級，然后卸載。再重復(fù)測量，共測三次。取數(shù)值較好的一組，記錄到數(shù)據(jù)列表中。5. 未知靈敏度的應(yīng)變片的簡單標定：沿等強度梁的中心軸線方向粘貼未知靈敏度的應(yīng)變片,焊接引出導(dǎo)線并將引出導(dǎo)線接4通道的A、B端子， 步。6. 實驗完畢，卸載。實驗臺和儀器恢復(fù)原狀。實驗五：純彎梁實驗一、實驗?zāi)康模簻y定梁在純彎曲時某一截面上的應(yīng)力及其分布情況。觀察梁在純彎曲情況下所表現(xiàn)的虎克定律，從而判斷平面假設(shè)的正確性。進一步熟悉電測靜應(yīng)力實驗的原理并掌握其操作方法。實驗結(jié)果與理論值比較,驗證彎曲正應(yīng)力公式σ=My/Iz的正確性。測定泊松比μ。二、實驗梁的安裝示意圖圖31 純彎梁實驗安裝圖其裝置如圖31所示。 ：在如圖31所示位置處，(兩個)放于如圖所示的位置,并對于加力中心成對稱放置,將純彎梁置于支座上,也稱對稱放置,(兩對)(兩個)連接,調(diào)整加力桿的位置兩桿都成鉛垂狀態(tài)并關(guān)于加力中心對稱。，,壓頭的尖端頂住加載下梁中部的凹槽,適當搖動手輪使傳感器端部與壓頭稍稍接觸。檢查加載機構(gòu)是否關(guān)于加載中心對稱,如不對稱應(yīng)反復(fù)調(diào)整。注意：實驗過程中應(yīng)保證加載桿始終處于鉛垂狀態(tài),并且整個加載機構(gòu)關(guān)于中心對稱,否則將導(dǎo)致實驗結(jié)果有誤差，甚至錯誤。圖33 純彎梁貼片圖：5＃、4＃分別位于梁水平上、下平面的縱向軸對稱中心線上，1＃片位于梁的中性層上,2＃、3＃片分別位于距中性層和梁的上下邊緣相等的縱向軸線上,6＃片與5＃片垂直，如圖33所示 三、實驗原理圖34 純彎梁受力圖圖34為試樣受力圖為了測量應(yīng)變隨試樣截面高度的分布規(guī)律。這樣可以測量試件上下邊緣、中性層及其他中間點的應(yīng)變，便于了解應(yīng)變沿截面高度變化的規(guī)律。表31原始參數(shù)表材 料彈模(GPa)幾何參數(shù)應(yīng)變片參數(shù)應(yīng)變儀靈敏系數(shù) K儀b（cm）h（cm）a（cm）靈敏系數(shù) K片電阻值(Ω)碳鋼210120 由材料力學(xué)可知，矩形截面梁受純彎時的正應(yīng)力公式為 式中：M為彎矩；y為中性軸至欲求應(yīng)力點的距離；為橫截面對z軸的慣性矩。 本實驗采用逐級等量加載的方法加載，每次增加等量的載荷⊿P，測定各點相應(yīng)的應(yīng)變增量一次，即：初載荷為零，最大載荷為4kN，等量增加的載荷⊿P為500N。分別取應(yīng)變增量的平均值(修正后的值)，求出各點應(yīng)力增量的平均值。 把測量得到的應(yīng)力增量與理論公式計算出的應(yīng)力增量加以比較，從而可驗證公式的正確性，上述理論公式中的按下式求出：材料力學(xué)中還假設(shè)梁的純彎曲段是單向應(yīng)力狀態(tài)，為此在梁上（或下）表面橫向粘貼6＃應(yīng)變片，可測出ε，根據(jù)式中μ：梁材料的泊松比可由（ε橫/ε縱）計算得到μ，從而驗證梁彎曲時近似于單向應(yīng)力狀態(tài)。材料的彈性模量E值和泊松比μ值。 四、實驗步驟1. 確認純彎梁截面寬度 b=20mm,高度 h=40mm,載荷作用點到梁兩側(cè)支點距離c=100mm 。2. 將傳感器連接到BZ 2208A測力部分的信號輸入端，將梁上應(yīng)變片的公共線接至應(yīng)變儀任意通道的A端子上，其它接至相應(yīng)序號通道的B端子上，公共補償片接在公共補償端子上。檢查并紀錄各測點的順序。3. 打開儀器，設(shè)置儀器的參數(shù)，測力儀的量程和靈敏度設(shè)為傳感器量程、靈敏度。4. 本實驗取初始載荷P0=（500N），Pmax=(2500N)，ΔP=(500N)，以后每增加載荷500N，記錄應(yīng)變讀數(shù)εi，共加載五級，然后卸載。再重復(fù)測量，共測三次。取數(shù)值較好的一組，記錄到數(shù)據(jù)列表中。5. 實驗完畢，卸載。實驗臺和儀器恢復(fù)原狀。五、實驗結(jié)果（1）求出各測量點在等量載荷作用下，應(yīng)變增量的平均值。（2）以各測點位置為縱坐標，以修正后的應(yīng)變增量平均值為橫坐標，畫出應(yīng)