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态应变仪TST3826完成应变片组桥试验
发布人:应变仪研发中心    时间:2018-12-8   点击 9541


一、目的
   1:掌握静态电阻应变仪的使用方法;
   2:了解电测应力原理,掌握直流测量电桥的加减特性;
   3:分析应变片组桥与梁受力变形的关系,加深对等强度梁概念的理解。
二、实验仪器
   ⑴ TST3826静态电阻应变仪一台;
   ⑵ TSTDAS3826 静态信号测试分析系统软件;
   ⑶ 等强度测试梁一套(贴好应变片,带 4 个 500g 砝码)。

三:试验原理

等强度梁装置如上图所示,其中梁的厚 h=5mm ,宽 b=8.5mm , X=9mm 。在 200mm 和 300mm 处梁的上下表面沿对称轴方向粘贴了四片电阻应变片D 1 、 D 2 、 D 3 、 D 4 。应变片阻值: 120 Ω ,灵敏度系数: 2.07 ,应变片长: 5mm 。由这四个应变片在 TST3826 静态电阻应变仪上接成不同的测量桥路进行测量可以熟练掌握应变仪的使用。 
实验中,要明确电阻应变片和静态电阻应变仪的测量原理:

⑴ 电阻应变片测量原理  

  目前常用的箔式电阻应变片是用 0.003~0.01mm 高阻抗镍铜箔材经化学腐蚀等工序制成电阻箔栅,然后焊接引出线,涂上绝缘胶粘固到塑料基膜上。使用时,只须把基膜面用特制胶水牢固粘贴到构件的测点处。这样当构件受力变形时电阻应变片亦随之变形,则电阻应变片的电阻值将发生改变。其特性关系为: Δ R/R 0 ∕Δ L/L 0 =K

  即是说, 应变片电阻的改变率与长度的改变率的比为一常数 K ,而长度的改变率 Δ L/L 0 = ε。常数 K 也称电阻应变片的灵敏系数,电阻应变片作为产品出厂时会给出 K 、 R 0 、 L 0 。因此只要有专门的电子仪器能测出应变片的电阻改变率 Δ R/R 0 ,即可完成应力测量 σ =E ε这种 专门的电子仪器现已广泛应用,就是静态电阻应变仪

⑵ 静态电阻应变仪测量原理
 
  静态电阻应变仪是依据惠斯顿电桥原理进行测量的。 
  惠斯顿电桥如下图所示:

这便是 静态电阻应变仪测量原理。同时,也表明了测量电桥的加减特性。利用电桥的加减特性可以根据不同的测量需求实现单臂、半桥、全桥等测量。 
4 实验步骤: 
(一) 单臂测量  
  ⑴ 将等强度梁上四个电阻应变片D 1 、 D 2 、 D 3 、 D 4 分别接入 TST3826 静态电阻应变仪的四个通道上,温度补偿片接入补偿端,形成公共补偿、实现多点测量。每个电桥的 R 3 、 R 4 两个桥臂电阻在应变仪内已接好,四路电桥各自形成一个测量回路。温度补偿用电阻应变片是粘贴在与被测构件相同的材料块上,且不受力并放置于测试点附近的电阻应变片。其作用是补偿测试点环境温度变化对测量结果造成的误差。 
  ⑵ 打开 TSTDAS3826 软件,测量类型设为应变,桥路类型设为方式二, 灵敏度系数设为 2.07 。在不加砝码时平衡清零,连续采样,然后将四个砝码依次加上托盘,记录数据。  
 

(二) 半桥测量  
  ⑴ 将等强度梁上电阻应变片D 1 、D 2 组成半桥,D 3 、D 4 组成半桥,分别接入 TST3826 静态电阻应变仪的两个通道上,每个电桥的 R 3 、 R 4 两个桥臂电阻在应变仪内已接好,两路电桥各自形成一个测量回路。由于半桥的两个电阻应变片已起到温度互补的功能,所以无须另用补偿片。 
  ⑵ 打开 TSTDAS3826 软件,测量类型设为应变,桥路类型设为方式四, 灵敏度系数设为 2.07 。在不加砝码时平衡清零,连续采样,然后将四个砝码依次加上托盘,记录数据。 

(三) 全桥测量  
  ⑴ 将等强度梁上电阻应变片D 1 、 D 2 、 D 3 、 D 4 四个电阻应变片组成全桥形式接入 TST3826 静态电阻应变仪,四个电阻应变片组成一个测量回路。由于全的四个电阻应变片已起到温度互补的功能,所以无须另用补偿片。 
  ⑵ 打开 TSTDAS3826 软件,测量类型设为应变,桥路类型设为方式六, 灵敏度系数设为 2.07 。在不加砝码时平衡清零,连续采样,然后将四个砝码依次加上托盘,记录数据。 

5 实验结果: 
理论值计算:  

  根据弯曲理论可知D1 、D3 测点受拉;D2 、D4 测点受压,并且为单向应力状态。其应力大小 σ =6FX/bh2 ,又由虎克定律σ=Eε,在E=206Gpa时,知:ε=6FX/Ebh2;此为被测点 应变的理论计算值。
 
  ε =6FX/Ebh2 =(6*4.9*0.09)/206*10 9 *0.0085*0.0052 ≈60.45*10-6 ε=60.45με 

  根据三种不同接法的桥路实验数据分析可知:所有平均值应变ε≈ 60,与理论计算值相吻合。所以可得出结论:基于 TST3826静态电阻应变仪, 利用电阻应变片的不同组桥方式测量应变是完全可行的,同时也验证了等强度梁 所有截面上的****弯曲正应力均相等。
 

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