【正文】 應(yīng)變花，也可采用圖45e的應(yīng)變花。一般用于重要測點上。四．電阻應(yīng)變片的規(guī)格和性能電阻應(yīng)變片的規(guī)格和性能有如下幾方面；（一）幾何尺寸幾何尺寸包括敏感柵長度和寬度以及基底長度和寬度。（二）標(biāo)稱電阻值標(biāo)稱電阻值指應(yīng)變片變形前電阻大致的數(shù)值。目前產(chǎn)的標(biāo)稱電阻值在601000之間。（三）應(yīng)變片靈敏系數(shù)應(yīng)變片的電阻相對變化值與應(yīng)變片敏感柵方向應(yīng)變的比值稱為應(yīng)變片靈敏系數(shù)。（四）應(yīng)變極限應(yīng)變片的應(yīng)變極限是指在使用溫度下，應(yīng)變片能正確反映測點應(yīng)變的最大值。在應(yīng)變測量中，常把應(yīng)變稱為1微應(yīng)變，記作。一般常溫應(yīng)變片的使用溫度范圍在內(nèi)。一般應(yīng)變片在測點有1000時，蠕變最大值不超過15。這一現(xiàn)象稱為應(yīng)變片機械滯后。一般應(yīng)變片的機械滯后不超過10。一般應(yīng)變片的疲勞壽命約為次。應(yīng)變片的規(guī)格和技術(shù)參數(shù)由廠家提供以便選用[2]。下面先介紹幾種常用的粘合劑，然后再介紹常溫應(yīng)變片粘貼的一般工藝。氰基丙烯酸脂類粘合劑的KH502膠是我國目前在應(yīng)變測量中應(yīng)用最廣泛的粘合劑。KH502膠粘貼工藝簡便，對各種金屬。它的缺點是：使用溫度較低(60℃以下)；膠固化后易變脆，不宜粘貼需要長期使用的應(yīng)變片；膠易變質(zhì)，儲藏期僅為半年，且須在低溫暗處保存。然后測畺每個應(yīng)變片的電阻值，對同一型號、規(guī)格的應(yīng)變片按其阻值進行分組，否則在測量時不易調(diào)平衡。的交叉微細(xì)條紋以增加粘結(jié)力，表面的粗糙度達到即可。（3）用脫脂棉球蘸甲苯．丙酮擦洗測點處附近表面，直至棉球不現(xiàn)黑污為止。(1)看清貼片的位置及方向，引出線應(yīng)朝向便于布置導(dǎo)線的一方。(3)在應(yīng)變片上放一層透明的比應(yīng)變片略大的玻璃紙，用拇指和食指按在玻璃紙上，由應(yīng)變片引出線端向另一端擠壓，擠出氣泡和多余的膠水后按住不動。(4) 502膠水要經(jīng)過幾小時后才能完全干透。如果環(huán)境濕度較大或?qū)嶒灂r間緊迫，可用紅外線燈烘烤或電熱吹風(fēng)機吹風(fēng)加速。（5）在應(yīng)變片引出線端用502膠水粘貼印刷電路板制成的接線端子；用電烙鐵將應(yīng)變片引出線焊接在接線端子上。若需要加溫、加壓固化處理，可以在應(yīng)變片上放一層聚四氟乙烯塑料膜和高溫橡皮，然后施加所需壓力進行加溫固化。(2)試驗過程中，為了防止干擾信號對測量的影響，一般均采用多芯多股屏蔽導(dǎo)線。在測量沖擊應(yīng)變和動態(tài)應(yīng)變時，為了防止固定的導(dǎo)線脫落，可以將導(dǎo)線先用絕緣膠布包裹(為保護導(dǎo)線)，然后在絕緣膠布及構(gòu)件表面上涂一薄層KH—502膠，按在一起即可粘固(見圖46)。6．測量應(yīng)變片電阻值和絕緣電阻用電橋測量應(yīng)變片的電阻值(包括導(dǎo)線的電阻)，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)檢查焊點。7．應(yīng)變片的防潮保護為了防潮，可以涂敷各種防潮涂料。在雨季野外測試或是進行動態(tài)應(yīng)變測試時，可采用硅橡膠和環(huán)氧樹脂等防潮劑[3]。一． 電橋測量的基本原理為了討論方便，以直流電橋為例，設(shè)四臂電橋ABCD如圖47所示，橋臂、和如果都是由電阻片接成，這種接法在電測中稱為全橋接法，若只有、是電阻片，而、是儀器內(nèi)的橋臂電阻，這種接法稱為半橋接法。所以式（48）稱為電橋的平衡條件圖47 電橋工作的電路圖電路中若為粘貼在容器上應(yīng)變片的電阻值，稱為“工作片”，為與工作片類型相同且電阻值相等的電阻片，其作用是抵消由于溫度變化引起的電阻變化對應(yīng)變測量的影響，使所測的電阻變化僅反應(yīng)應(yīng)變引起的電阻變化，稱為“溫度補償片”。放在工作片附近以兩者處于相同的環(huán)境溫度下，以消除溫度影響的目的。46式中，對求偏導(dǎo)數(shù) 因 故 改用增量表示： 上式表明：電橋的輸出電壓變化與測點的應(yīng)變成正比。，分析它們產(chǎn)生差異的原因。二．實驗原理由中低容器設(shè)計的薄殼理論分析可知，薄壁回轉(zhuǎn)容器在承受內(nèi)壓作用時，圓筒壁上任一點將產(chǎn)生兩個方向的應(yīng)力，徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力?，F(xiàn)在實驗應(yīng)力分析方法已有十幾種，而應(yīng)用較廣泛的有電測法和光彈法，其中前者在壓力容器應(yīng)力分析中廣泛采用。電測法是通過測定受壓容器在指定部位的應(yīng)變狀態(tài)，然后根據(jù)彈性理論的虎克定律可得： (49) (410)通過“應(yīng)變電測法”測定容器中某結(jié)構(gòu)部位的應(yīng)變，然后根據(jù)以上應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系，就可這些部位的應(yīng)力，而應(yīng)變、的測量是通過粘貼在結(jié)構(gòu)上的電阻應(yīng)變片來實現(xiàn)；電阻應(yīng)變片與結(jié)構(gòu)一起發(fā)生變形，并把變形轉(zhuǎn)變成電阻的變化，再通過電阻應(yīng)變儀直接可測得應(yīng)變值、然后根據(jù)410式可算出容器上測量位置的應(yīng)力值，利用電阻應(yīng)變儀和預(yù)調(diào)平衡箱可同時測出容器上多個部位的應(yīng)力，從而可以了解容器受壓時的應(yīng)力分布情況。三． 實驗裝置應(yīng)變電測系統(tǒng)由傳感元件（電阻應(yīng)變片）和測量儀器二部分組成。加壓采用自動水泵，裝置如圖49 所示圖49 實驗裝置圖；；；；；；；；實驗用容器規(guī)格及應(yīng)變片布置圖如圖31和32所示。容器圓筒直邊到封頭頂點共貼有8片應(yīng)變花。具體實驗操作可按下面過程進行?！盎恪遍_關(guān)，調(diào)節(jié)“基零”電位器，使顯示為177?！皽y量”開關(guān)，調(diào)節(jié)“電阻平衡”電位器，使顯示為177。0000時，則按下“粗”。，調(diào)節(jié)對應(yīng)的電位器，使顯示讀書為零，若不能調(diào)節(jié)為零，則記錄相應(yīng)的數(shù)值，此數(shù)值為對應(yīng)應(yīng)變片的初值。應(yīng)變儀和預(yù)調(diào)平衡箱都達到平衡狀態(tài)就可以對實驗容器加壓，測量各點應(yīng)變。：壓力P為54321（MPa），加壓應(yīng)緩慢平穩(wěn)，且等待壓力穩(wěn)定后再進行測量，并記錄各個壓力等級下的應(yīng)變值。五．實驗數(shù)據(jù)表41 球形封頭的應(yīng)變記錄表點號片號初值1MPa2MPa3MPa4MPa5MPa11（）30635681111442（）0316810314418123（）02862911211544（）032679913417135（）037771171561976（）0418312316420847（）4003613192802391968（）75370866562758754559（）0377911214918810（）461432404365334299611（）02143698711412（）023103108165232713（）49201025829614（）05095133176221815（）0213756729116（）070147217288367表42 橢圓形封頭的應(yīng)變記錄表點號片號初值1MPa2MPa3MPa4MPa5MPa11（）0701382072783482（）06813720627634523（）0581141712302894（）06212418524931235（）038781151541926（）0367511014518047（）042851271682128（）0132738536459（）0468813818522810（）01427435872611（）05811517223228812（）03674120148181713（）07214521628936214（）098197295393492815（）0163547698516（）083162245328411根據(jù)公式410可計算應(yīng)力值 其中 將表4表42中數(shù)據(jù)代入式410計算得到應(yīng)力值見下表4表44.表43 球形封頭的應(yīng)力記錄表點號應(yīng)力符號1MPa2MPa3MPa4MPa5MPA1(x=0)2(x=40)3(x=80)4(x=110)5(x=130)6(x=150)7(x=156)8(x=)從球形封頭的實驗結(jié)果可以看出：1）在誤差允許的范圍內(nèi)，球形封頭的經(jīng)向應(yīng)力和周向應(yīng)力相等，故球形封頭的受力比較均勻。2）隨著內(nèi)壓的成倍增加，球形封頭和圓筒的應(yīng)力也成倍數(shù)增大。4）筒體的經(jīng)向應(yīng)力是周向應(yīng)力的一半。2）標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的經(jīng)向應(yīng)力恒為正值，即拉應(yīng)力，且最大值在頂點（x=0）處，最小值在邊緣處（x=a0處。3）在誤差允許范圍內(nèi)，橢圓殼頂點處的環(huán)向應(yīng)力和邊緣處相等，但符號相反，前者為拉應(yīng)力，后者為壓應(yīng)力。5）隨著內(nèi)壓的成倍增加，橢圓形封頭和圓筒的應(yīng)力也成倍數(shù)增大第五章 用有限元法進行應(yīng)力分析 ANSYS理論基礎(chǔ)（有限元法）簡介自從20世紀(jì)60年代Clough第一次提出“有限單元法”這個概念以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，如今已經(jīng)成為工程分析中應(yīng)用最廣泛的數(shù)值計算方法。 有限元法的基本思想在工程或物理問題的數(shù)學(xué)模型（基本變量、基本方程、求解域和邊界條件等）確定以后，有限元法作為對其進行分析的數(shù)值計算方法的基本思想可簡單概括為如下3點：
(1)將一個表示結(jié)構(gòu)或連續(xù)體的求解域離散為若干個子域(單元)，并通過它們邊界上的結(jié)點相互聯(lián)結(jié)為一個組合體。 圖51 有限元法單元劃分示意圖 （2)用每個單元內(nèi)所假設(shè)的近似函數(shù)來分片地表示全求解域內(nèi)待求解的未知場變量。由于在聯(lián)結(jié)相鄰單元的結(jié)點上，場函數(shù)具有相同的數(shù)值，因而將它們作為數(shù)值求解的基本未知量。(3)通過和原問題數(shù)學(xué)模型(例如基本方程、邊界條件等)等效的變分原理或加權(quán)余量法，建立求解基本未知量(場函數(shù)結(jié)點值)的代數(shù)方程組或常微分方程組。 有限元法的特點
有限元之所以能得到如此廣泛的用途，是因為它有其自身的特點，概括如下：(1)對于復(fù)雜幾何構(gòu)形的適應(yīng)性：由于單元在空間上可以是一維、二維或三維的，而且每一種單元可以有不同的形狀，同時各種單元可以采用不同的連接方式，所以，工程實際中遇到的非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)或構(gòu)造都可以離散為由單元組合體表示的有限元模型。
(2)對于各種物理問題的適用性：由于用單元內(nèi)近似函數(shù)分片地表示全求解域的未知場函數(shù)，并未限制場函數(shù)所滿足的方程形式，也未限制各個單元所對應(yīng)的方程必須有相同的形式，因此它適用于各種物理問題，例如線彈性問題、彈塑性問題、粘彈性問題、動力問題、屈曲問題、流體力學(xué)問題、熱傳導(dǎo)問題、聲學(xué)問題、電磁場問題等，而且還可以用于各種物理現(xiàn)象相互耦合的問題。圖52 三維實體的單元劃分模型 圖53 熱應(yīng)力問題(3)建立于嚴(yán)格理論基礎(chǔ)上的可靠性：因為用于建立有限元方程的變分原理或加權(quán)余量法在數(shù)學(xué)上已證明是微分方程和邊界條件的等效積分形式，所以只要原問題的數(shù)學(xué)模型是正確的，同時用來求解有限元方程的數(shù)值算法是穩(wěn)定可靠的，則隨著單元數(shù)目的增加（即單元尺寸的縮?。┗蛘呤请S著單元自由度數(shù)的增加（即插值函數(shù)階次的提高），有限元解的近似程度不斷地被改進。(4)適合計算機實現(xiàn)的高效性：由于有限元分析的各個步驟可以表達成規(guī)范化的矩陣形式，最后導(dǎo)致求解方程可以統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)的矩陣代數(shù)問題，特別適合計算機的編程和執(zhí)行。對于有限單元方法，其基本思路和解題步驟可歸納如下。(2)區(qū)域單元剖分：根據(jù)求解區(qū)域的形狀及實際問題的物理特點，將區(qū)域剖分為若干相互連接、不重疊的單元。(3)確定單元基函數(shù)：根據(jù)單元中節(jié)點數(shù)目及對近似解精度的要求，選擇滿足一定插值條件的插值函數(shù)作為單元基函數(shù)。(4)單元分析：將各個單元中的求解函數(shù)用單元基函數(shù)的線性組合表達式進行逼近；再將近似函數(shù)代人積分方程，并對單元區(qū)域進行積分，可獲得含有待定系數(shù)(即單元中各節(jié)點的參數(shù)值)的代數(shù)方程組，稱為單元有限元方程。(6)邊界條件的處理：一般邊界條件有3種形式，分為本質(zhì)邊界條件(狄里克雷邊界條件)、自然邊界條件(黎曼邊界條件)、混合邊界條件(柯西邊界條件)。對于本質(zhì)邊界條件和混合邊界條件，需按一定法則對總體有限元方程進行修正滿足。 ANSYS分析的基本過程ANSYS分析過程包括3個主要的步驟：前處理、加載并求解、后處理。它包括創(chuàng)建實體模型，定義單元屬性，劃分有限元網(wǎng)格，修正模型等幾項內(nèi)容。用戶可以通過4種途徑創(chuàng)建ANSYS模型： (1)在ANSYS環(huán)境中創(chuàng)建實體模型，然后劃分有限元網(wǎng)格。(3)在ANSYS環(huán)境中直接創(chuàng)建節(jié)點和單元。單元屬性是指劃分網(wǎng)格以前必須指定的所分析對象的特征，這些特征包括：材料屬性、單元類型、實常數(shù)等。
加載并求解下面介紹ANSYS中的載荷類型(1)自由度DOF——定義節(jié)點的自由度(DOF)值(例如，結(jié)構(gòu)分析的位移，熱分析的溫度，電磁分析的磁勢等)。(3)體積載荷——作用在體積上或場域內(nèi)(例如，