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1、应变片的粘贴和测试,制作人:熊 莉,一、电阻应变片,电阻应变片通常可分为丝式片和箔式片两种。丝式电阻应变片的结构如图，在绝缘片基上固定有盘成栅状的电阻丝，又称敏感栅。但片基牢固地粘贴在欲求应变的部位时，与电阻丝平行的应变,就传递给敏感栅了，使电阻丝发生长度变化并相应 发生电阻变化。箔式电阻应变片的结构如图，它是电阻箔片经光刻腐蚀等工艺制作成电阻箔栅而成。 电阻丝做成栅状，可在很小面积内增加丝的长度，既达到一阻值，又能测得局部“点”的应变。目前，甚至已能做出测量面积小于1mm2的应变片。 电阻丝的电阻变化与应变存在什么关系呢？,K为应变片灵敏系数 K值与敏感栅的材料和几何形状等有关，是由制造厂家
2、用标准应变设备抽样标定后，提供给使用者的。,二、惠斯登电桥,为了测量,就要测得 ,而 是通过惠斯登电桥测得的,电桥如图,其作用是将电桥的电阻变化转换成电压输出。 电阻R1、R2、R3、R4构成电桥的四个桥臂,它们可用应变片代替。其中两个对角AC为供桥端，供给直流电压VAC来表示，另两个对角BD为输出端，输出电压用UBD来表示。工作时只有两个相邻桥臂电阻发生变化的称为半桥接法，四个桥臂电阻均发生变化的称为全桥接法。,1、电桥采用半桥接法时，输出电压为：,UBD= 电桥的平衡条件为R1R4-R2R3=0 一般电阻应变仪都设计为等臂电桥，即 R1=R2=R3=R4=120,所以电桥的原始状态是平衡的
3、。当测量的构件受力作用时，构件的变形使粘贴于上的电阻应变片R1也跟着变形而产生电阻的变化。如AB 桥臂上R1这个电阻应变片（简称工作片），它从R1变化为R1+R，其他的几个桥臂固定不动。这就造成了电桥的不平衡，将有一个电压输出，即： UBD= =,由于应变测量时，电阻变化率甚小， 1，因此： UBD= = 式中：K应变片的灵敏系数 应变片的应变量 2、电桥采用全桥接法时，输出电压为： UBD=,设等臂电桥的 R1=R2=R3=R4=R， 工作时四个电阻都要产生电阻变化量，其变化量分别为R1、R2、R3、R4， 且 RRi（i=1,2,3,4)则： UBD= 可近似为： UBD= 将 代入上式，
4、可得 ：,UBD= 故应变仪读数： 该式是应变测量最重要的关系式，各种应变测量方法均以此为依据。,三、温度补偿,应变片的电阻变化率 不仅受所贴构件承载变形的影响，而且受温度变化的影响也很大，要测构件的承载应变，就要消除温度对测试的影响，这一过程称温度补偿。常用方法是利用式： 中的相减关系抵消温度的影响。 （1）半桥另补偿 （2）半桥自补偿 （3）全桥自补偿,采用全桥接法时，补偿片接入R2和R4位置，采用半桥接法时，补偿片接入R2位置。 四、应变仪 通过电桥可把应变片感受到的应变转变成电压信号，但是在构件的弹性变形范围内，这一信号非常微小，所以要进行放大，然后把放大了的信号再用应变表示出来，这就
5、是电阻应变仪的工作原理。从应用的角度来看，电阻应变仪实质上是由一个惠斯登电桥组成的，也叫测量桥。,五、应变片的选用与粘贴 略 六、测点布置及应变片方位 1、单向应力状态 若被测点是单向应力状态，则应变片粘贴在主应力方向，通过应变仪测得主应变，则该测点的主应力为：=E 2、平面应力状态（主应力方向已知） 若被测点是二向应力状态，且其主应力方向已知，则应变片粘贴在两个主应力方向，通过应变仪测出两个主应变1和2，则该测点的主应力为：,1= 2= 3、平面应力状态（主应力方向未知） 若被测点是二向应力状态，但两个主应力方向未知时，则被测点要粘贴三个不同方向的应变片（即应变花），通过应变仪测出三个方向的线应变,再利用平面应力状态下的虎克定律和主应力计算公式,计算出主应力及方向。,七、实验步骤,1、每两人一组，在图示位置粘贴应变片。 2、将工作片与温度补偿片组成半桥，接入电阻应变仪，测出工作片的应变值，计算出实际正应力 实=E实,3、由正应力公式计算出理 理= 4、比较理论和实际正应力,八、思考题,1、应变片粘贴的关键是什么？ 2、温度补偿有几种方法？ 3、什么叫半桥接法？什么叫全桥接法？,