6、思考趣 (1)伸长与延伸的区别是什么？ (2)请修约以下数据A=23.65%A=23.652%尼=457MPa尼=457.6MPa (3)断裂总伸长率与断后伸长率的区别是什么？如何测定？ (4)为何在拉伸实验中必须采用标准试件或比例试件？ 7、安全注意事项 A 常规安全预防措施 材料试验涉及由于载荷高、移动速度快和贮存的能量而带来的固有危险。必须清楚，所有的 可移动和可操作部件都是潜在的危险，尤其是电动机械试验系统的移动横梁。一旦认为出现危险，立刻 按下“紧急停止”按纽，停止试验并切断试样系统的电源。 细阅读所有相关手册并杏看所有“警告”与“注意” 确保将要在材料、组件或结构 使用的试验设置和实际试验不会对自己或他人造成危险。充分利用 所有的机械和电子限位功能。这些限位可以防止作动缸活塞或移动横梁的移动超过需要的操作区域。同 时为试样和设备提供保护以减少潜在的危险。最好的安全预防措施就是从将要使用的试验设备得到培 训，并阅读“操作说明及参考手册”，充分了解试验设备。 危险一防止电缆损坏和意外断开 电缆的断开或损坏会引起控制信号和反馈信号丢失，导致不能形成闭环控制，可能会使作 动缸或横梁迅速达到其动作极限 要防止所有电缆，尤其是传感器电缆的损坏。禁止将没有保护的电缆 敷设在地面，或悬挂过度拉紧的电缆。电缆绕过拐角或穿过墙上开孔时要使用衬垫防止擦伤电缆。 A 挤压危险一安装或取出试样时要小心 安装或取出试样、组件或结构时，需要在夹具之间的危险区域工作。要始终避开夹具的夹 块。作动缸或横梁移动时，要避开夹具之间的危险区域。确保安装或取出操作所需的作动缸或横梁动作 移动缓慢， 而且尽可能在低加载设置下取出 为避免损伤试验机的卡板与卡头，同时防止铸铁试样脆断飞出伤及操作者，应注意：装卡试样时 横梁移动速度要慢，使试样下端缓慢插入下夹头的V形卡板中，不要顶到卡板顶部：试样下端不要装 卡过长，以免顶到卡头内部装配卡板用的平台。 拆抟引伸计时，理插好定位校销钉，试验时题拔出销钉，以免损坏引伸计 危、 确保从计算机控制转换到手动控制时横梁不会产生移动， 否则不要将试验系统置于脱 机状态 当系统脱离计算机控制时，作动缸或横梁立即转为响应手动控制的状态。在转入手动控制之前， 要确保控制的设置不会使作动缸或横梁产生意外的移动。 为保证试验顺利进行，试验时要读取正确的试验条件，亚禁随意改动计算机的软件配置 △危险运行闭环调整、波形程序块、或试验前，必须设置合适的限位 式验过程中 作动缸或横梁的行 程、 力或应变达到试验系统中的操作上限和/成下限 时，系统中包含的操作限位将停止运动或关闭系统。试验前，操作员正确设置操作限位可以减小损坏 试验设备和系统的危险，以及对操作员的相应危险。 △触电危险一移开电器设备保护蓝之前，必须断开总电源 开启申器安全盖或更换保险丝之前，必须断开设备总申源。安全盖开启时不得接通电源」 尽快装回保护盖
８ 6、思考题 （1）伸长与延伸的区别是什么？ （2）请修约以下数据 A = 23.65% A = 23.652% Rp = 457MPa Rp = 457.6MPa （3）断裂总伸长率与断后伸长率的区别是什么？如何测定？ （4）为何在拉伸实验中必须采用标准试件或比例试件？ 7、安全注意事项 常规安全预防措施 材料试验涉及由于载荷高、移动速度快和贮存的能量而带来的固有危险。必须清楚，所有的 可移动和可操作部件都是潜在的危险，尤其是电动机械试验系统的移动横梁。一旦认为出现危险，立刻 按下“紧急停止”按钮，停止试验并切断试样系统的电源。 仔细阅读所有相关手册并查看所有“警告”与“注意”。 确保将要在材料、组件或结构上使用的试验设置和实际试验不会对自己或他人造成危险。充分利用 所有的机械和电子限位功能。这些限位可以防止作动缸活塞或移动横梁的移动超过需要的操作区域。同 时为试样和设备提供保护以减少潜在的危险。最好的安全预防措施就是从将要使用的试验设备得到培 训，并阅读“操作说明及参考手册”，充分了解试验设备。 危险 - 防止电缆损坏和意外断开 电缆的断开或损坏会引起控制信号和反馈信号丢失，导致不能形成闭环控制，可能会使作 动缸或横梁迅速达到其动作极限。要防止所有电缆，尤其是传感器电缆的损坏。禁止将没有保护的电缆 敷设在地面，或悬挂过度拉紧的电缆。电缆绕过拐角或穿过墙上开孔时要使用衬垫防止擦伤电缆。 挤压危险 - 安装或取出试样时要小心 安装或取出试样、组件或结构时，需要在夹具之间的危险区域工作。要始终避开夹具的夹 块。作动缸或横梁移动时，要避开夹具之间的危险区域。确保安装或取出操作所需的作动缸或横梁动作 移动缓慢，而且尽可能在低加载设置下取出。 为避免损伤试验机的卡板与卡头，同时防止铸铁试样脆断飞出伤及操作者，应注意： 装卡试样时， 横梁移动速度要慢，使试样下端缓慢插入下夹头的 V 形卡板中，不要顶到卡板顶部；试样下端不要装 卡过长，以免顶到卡头内部装配卡板用的平台。 拆装引伸计时，要插好定位校销钉，试验时要拔出销钉，以免损坏引伸计。 危险 - 确保从计算机控制转换到手动控制时横梁不会产生移动，否则不要将试验系统置于脱 机状态 当系统脱离计算机控制时，作动缸或横梁立即转为响应手动控制的状态。在转入手动控制之前， 要确保控制的设置不会使作动缸或横梁产生意外的移动。 为保证试验顺利进行，试验时要读取正确的试验条件，严禁随意改动计算机的软件配置。 危险 - 运行闭环调整、波形程序块、或试验前，必须设置合适的限位 试验过程中，当作动缸或横梁的行程、加载力或应变达到试验系统中的操作上限和/或下限 时，系统中包含的操作限位将停止运动或关闭系统。 试验前，操作员正确设置操作限位可以减小损坏 试验设备和系统的危险，以及对操作员的相应危险。 触电危险 - 移开电器设备保护盖之前，必须断开总电源 开启电器安全盖或更换保险丝之前，必须断开设备总电源。安全盖开启时不得接通电源。 尽快装回保护盖
东南大学力学实验中心 工程力学实验指导书】 实验2应变计的粘贴工艺 1.实验目的 初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术 要求掌握选片、粘贴、引线、质量检查、防护措施等方法。 为电阻应变测量实验做好在试件上粘贴应变片的准备工作。 2.实验设备 试件：电阻应变计、胶水(502胶)、砂纸、万用电表、电烙铁、镊子、丙酮、导线、电阻应变仪。 3.应变计的粘贴工艺 1.构件测点部位的表面处理：2.应变计的粘贴、固化：3.导线的焊接：4.应变计和引线的防护 以及贴片质量检查等。这是电测技术中的一个关键环节，其中任何一道工序的质量未能保证，都将直接 影响测试结果。 4实验步 4,1应变计 准名 贴片前，凭肉眼或借助放大镜进行对待用的电阻应变计进行外观检查，观察敏感有无锈斑，缺陷 是否排列整齐，基底和覆盖层有无损坏，引线是否完好。再用万用电表检查阻值，检查敏感栅是否有断 路、短路，并进行阻值分选，对于共用温度补偿的一组应变计，阻值相差不得超过士0.5Q,灵敏系数 必须相同。 4.2构件表面处理 对于钢铁等金属构件，首先是清除表面油漆、氧化层和污垢：然后磨平或锉平，并用细砂布磨光。 通常称此工艺为“打磨”。打磨光洁度应达75左右。对非常光滑的构件，则需用细砂布沿45”方向交叉 磨出一些纹路，以增强粘结力。打磨面积约为应变计面积的5倍左右。打磨完毕后，用划针轻轻划出则 片的准确方位。表面处理的最后 工序是清洗。即用洁净棉纱或脱脂棉球雄丙酮或其它挥发性溶剂 贴片部位进行反复擦洗，直至棉球上见不到污垢为止。 4.3贴片 贴片工艺随所用粘结剂不同而异，用502胶贴片的过程是，待清洗剂挥发后，先在贴片位置滴一点 52胶，用应变计背面将胶水涂匀，然后用镊子拨动应变计，调整位置和角度。定位后，在应变计上垫 一层聚乙烯或四氧乙烯薄膜，用手指轻轻挤压出多余的胶水和气泡。待胶水初步固化后即可松开。 粘贴好的应变计应保证位置准确，粘结牢固、胶层均匀、无气泡和整洁干净。 4,4导线的焊接与固定 粘结剂初步周化后。 可进行焊线。常温静态测量可使用双芯多股铜质塑料线作导线，动态测量应使 用三芯或四芯屏蔽电缆作导线， 应变计和导线间的连接最好通过接线瑞子，将应变片引出线轻轻撩起与接线端子焊点间留一定的拉 伸环，用电烙铁将应变片引出线与测量导线锡焊，焊点要求光滑小巧，防止虚焊。导线两端应根据测点 的编号作好标记。 4.5贴片质量检查 (1)外观拾杏。和空片方位是否正确。应有于损作：贴是否周知有有等 (2)通路检查：用万用表检查应变片引出导线之间的阻值是否是120Q 检查有无断路、短路 (3)绝缘检查：用万用表检查应变片引出线与试件之间的电阻，应大于50M9。 4.6应变计及导线的防护 粘结剂受潮会降低绝缘电阻和粘结强度，严重时会使敏感栅锈蚀：酸，碱及油类浸入甚至会改变基 底和粘结剂的物理性能。为了防止大气中游离水分和雨水、露水的浸入，在特殊环境下防止酸、碱、油 等杂质侵入，对已充分干燥、固化，并已焊好导线的应变计，应涂上防护层。常用室温防护剂有凡士林、 蜂蜡、陆梭胶、环氧树脂。5.实验报告要求 简述贴片、接线、检查等主要步
东南大学力学实验中心 工程力学实验指导书 ９ 实验 2 应变计的粘贴工艺 1. 实验目的 初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术。 要求掌握选片、粘贴、引线、质量检查、防护措施等方法。 为电阻应变测量实验做好在试件上粘贴应变片的准备工作。 2. 实验设备 试件；电阻应变计、胶水（502胶）、砂纸、万用电表、电烙铁、镊子、丙酮、导线、电阻应变仪。 3. 应变计的粘贴工艺 1．构件测点部位的表面处理；2．应变计的粘贴、固化；3．导线的焊接；4．应变计和引线的防护 以及贴片质量检查等。这是电测技术中的一个关键环节，其中任何一道工序的质量未能保证，都将直接 影响测试结果。 4. 实验步骤 4.1 应变计准备 贴片前，凭肉眼或借助放大镜进行对待用的电阻应变计进行外观检查，观察敏感栅有无锈斑，缺陷， 是否排列整齐，基底和覆盖层有无损坏，引线是否完好。再用万用电表检查阻值，检查敏感栅是否有断 路、短路，并进行阻值分选，对于共用温度补偿的一组应变计，阻值相差不得超过±0.5Ω，灵敏系数 必须相同。 4.2 构件表面处理 对于钢铁等金属构件，首先是清除表面油漆、氧化层和污垢；然后磨平或锉平，并用细砂布磨光。 通常称此工艺为“打磨”。打磨光洁度应达▽5 左右。对非常光滑的构件，则需用细砂布沿 45°方向交叉 磨出一些纹路，以增强粘结力。打磨面积约为应变计面积的 5 倍左右。打磨完毕后，用划针轻轻划出贴 片的准确方位。表面处理的最后一道工序是清洗。即用洁净棉纱或脱脂棉球蘸丙酮或其它挥发性溶剂对 贴片部位进行反复擦洗，直至棉球上见不到污垢为止。 4.3 贴片 贴片工艺随所用粘结剂不同而异，用 502 胶贴片的过程是，待清洗剂挥发后，先在贴片位置滴一点 502 胶，用应变计背面将胶水涂匀，然后用镊子拨动应变计，调整位置和角度。定位后，在应变计上垫 一层聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手指轻轻挤压出多余的胶水和气泡。待胶水初步固化后即可松开。 粘贴好的应变计应保证位置准确，粘结牢固、胶层均匀、无气泡和整洁干净。 4.4 导线的焊接与固定 粘结剂初步固化后，即可进行焊线。常温静态测量可使用双芯多股铜质塑料线作导线，动态测量应使 用三芯或四芯屏蔽电缆作导线。 应变计和导线间的连接最好通过接线端子，将应变片引出线轻轻撩起与接线端子焊点间留一定的拉 伸环，用电烙铁将应变片引出线与测量导线锡焊，焊点要求光滑小巧，防止虚焊。导线两端应根据测点 的编号作好标记。 4.5 贴片质量检查 （1）外观检查：观察贴片方位是否正确，应变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等； （2）通路检查：用万用表检查应变片引出导线之间的阻值是否是120Ω，检查有无断路、短路； （3）绝缘检查：用万用表检查应变片引出线与试件之间的电阻，应大于50 MΩ。 4.6 应变计及导线的防护 粘结剂受潮会降低绝缘电阻和粘结强度，严重时会使敏感栅锈蚀；酸，碱及油类浸入甚至会改变基 底和粘结剂的物理性能。为了防止大气中游离水分和雨水、露水的浸入，在特殊环境下防止酸、碱、油 等杂质侵入，对已充分干燥、固化，并已焊好导线的应变计，应涂上防护层。常用室温防护剂有凡士林、 蜂蜡、硅橡胶、环氧树脂。5. 实验报告要求 简述贴片、接线、检查等主要步骤
实验3电阻应变计的热输出 电阻应变式传感器是实际工程中应用较广的传感器之一，将电阻式应变片牢固粘贴到各种弹性敏感 元件上，可构成测量位移、加速度、力、力矩、压力等参数的电阻应变式传感器。它的主要优点是：传 感器结构简单、使用方便、性能稳定可靠、灵敏度高、测量速度快、适合静态和动态测量等，易于实现 测量过程自动化和多点同步测量。在机械、电力、航空、化工、建筑等领域中有着广泛的应用。但是由 于温度变化引起应变片电阳变化对测量结度影响很大，通常由于温度变化引起的电阻应变计的附加应变 与试件应变具有相同的数量级，所以不可忽视。 1.实验目的 深入了解电阻应变计的温度特性及温度补偿的重要性和必要性。 掌握电阻应变计的温度特性的测定方法。 2.电阻应变计的温度特性 当应变计安装在可以自由膨胀的试件上，且试件不受外力作用。若环境温度不变，则应变计的应变 为零。若环境温度变化，则应变计产生应变输出。这种由于温度变化而引起的应变输出，称为应变计的 热输 产生应变计热输出的原因主要是 (1)应变计敏感栅材料本身的电阻温度系数引起的： (2)由于敏感栅材料与试件材料的线膨胀系数不同，使敏感栅产生了附加变形。 电阻应变计阻值变化产生热输出 温度变化引起电阻应变计阻值变化由于温度变化引起电阻应变计敏感彻阻值变化而产生附加应变 (3-1) 式中：K 应变计的灵敏度系数 成恋计成播材料的申阻温府系数 膨胀系数不同而产生热输出 当温度变化时，牢周粘贴在试件上的应变计与试件在长度方向上一起产生变化，由于试件材料与电 阻应变计敏感栅材料的线膨张系数不同，将产生附加应变。温度变化时，由于膨胀系数不同而产生热输 AR。 出为 Re=(Bun-Ban )Ar (3-2) 由温度变化而引起电阻应变计总的虚假应变量（热输出）为： 5=a兴风m-风en山 (3-3) 式中： B#一试样的线膨胀系数BR感量一敏感栅的线膨胀系数 这个温度引起的应变测量误差（热输出）除与环境温度变化有关外，还与电阻应变片本身的性能参数K Bs)以及试件的线膨胀 系数Pm有关。由于这些因素实际上难以测量准确，热输出还与其他因 素有关，因此采用实验测定的热输出曲线的方法。 3.实验设 变计、导线、电阻应变仪、烘箱、温度计。 4.实验步 准备试样，打磨至光洁度达V5左右，有45交叉纹，用丙酮清洗干净：将待用的电阻应变计分别 粘贴在不锈钢、钢材、铝、石英玻璃等试样上，按三线法接至应变仪工作测试桥臂：将试样放入烘箱内， 补偿片置于室温环境下（温度不变化）：将电阻应变仪调节至零，烘箱缓慢升温，每隔10℃测量一次读数， 测量至100℃：绘制热输出曲线，计算平均热输出系数。 10
１０ 实验 3 电阻应变计的热输出 电阻应变式传感器是实际工程中应用较广的传感器之一，将电阻式应变片牢固粘贴到各种弹性敏感 元件上，可构成测量位移、加速度、力、力矩、压力等参数的电阻应变式传感器。它的主要优点是：传 感器结构简单、使用方便、性能稳定可靠、灵敏度高、测量速度快、适合静态和动态测量等，易于实现 测量过程自动化和多点同步测量。在机械、电力、航空、化工、建筑等领域中有着广泛的应用。但是由 于温度变化引起应变片电阻变化对测量精度影响很大。通常由于温度变化引起的电阻应变计的附加应变 与试件应变具有相同的数量级，所以不可忽视。 1. 实验目的 深入了解电阻应变计的温度特性及温度补偿的重要性和必要性。 掌握电阻应变计的温度特性的测定方法。 2. 电阻应变计的温度特性 当应变计安装在可以自由膨胀的试件上，且试件不受外力作用。若环境温度不变，则应变计的应变 为零。若环境温度变化，则应变计产生应变输出。这种由于温度变化而引起的应变输出，称为应变计的 热输出。 产生应变计热输出的原因主要是： （1）应变计敏感栅材料本身的电阻温度系数引起的； （2）由于敏感栅材料与试件材料的线膨胀系数不同，使敏感栅产生了附加变形。 电阻应变计阻值变化产生热输出 温度变化引起电阻应变计阻值变化由于温度变化引起电阻应变计敏感栅阻值变化而产生附加应变 为 K t K R Rt t Δ = Δ ε = α α α （3-1） 式中:K ———应变计的灵敏度系数。 α ——— 应变计敏感栅材料的电阻温度系数; 膨胀系数不同而产生热输出 当温度变化时，牢固粘贴在试件上的应变计与试件在长度方向上一起产生变化，由于试件材料与电 阻应变计敏感栅材料的线膨胀系数不同，将产生附加应变。温度变化时，由于膨胀系数不同而产生热输 出为： t K R Rt t = − Δ Δ = ( ) 0 ε β 试样 β 丝材 β β （3-2） 由温度变化而引起电阻应变计总的虚假应变量(热输出)为： ( ) t t t K εα β β Δ =+ − Δ 试样 敏感栅 （3-3） 式中： β 试样 —试样的线膨胀系数 β 敏感栅 —敏感栅的线膨胀系数 这个温度引起的应变测量误差(热输出)除与环境温度变化有关外，还与电阻应变片本身的性能参数(K、 α、β敏感栅) 以及试件的线膨胀系数β试样有关。由于这些因素实际上难以测量准确，热输出还与其他因 素有关，因此采用实验测定的热输出曲线的方法。 3. 实验设备 电阻应变计、导线、电阻应变仪、烘箱、温度计。 4. 实验步骤 准备试样，打磨至光洁度达▽5 左右，有 450 交叉纹，用丙酮清洗干净；将待用的电阻应变计分别 粘贴在不锈钢、钢材、铝、石英玻璃等试样上，按三线法接至应变仪工作测试桥臂；将试样放入烘箱内， 补偿片置于室温环境下(温度不变化)；将电阻应变仪调节至零，烘箱缓慢升温，每隔 10℃测量一次读数， 测量至 100℃；绘制热输出曲线，计算平均热输出系数
东南大学力学实验中心 工程力学实验指导书 实验4电阻应变计测量原理实验指导 1.实验目的 了解用电阻应变计测量应变的原理： 了解电阻应变计测量电桥的原理，掌握电阻应变仪的使用： 进行电阻应变仪的操作练习，熟悉测量电桥的接线方法： 测定等强度梁上已粘贴应变计处的应变，验证等应力梁各横截面上应变（应力）相等： 掌据应变片在测量电桥中各种接线方法的工作原理和 2。实验设备 等强度梁实验装置：数字式电阻应变仪。 3.实验装置及原理 4.3.1金属的电阻应变效应 电阻应变计习惯称为应变片，是最常用的测力学量传感元件，用应变片测试时，应变片要牢固地表 贴在测试体表面 当测件受力而发生变形时，应变片的敏感桶随同变形，其电阻值也相应发生变化： 种现象称为金属的电阻应变效应。通过测量电路将其转换成电信号输出。长度为1、截面积为S、电阻率 为P的匀质金属丝，其电阻值R为R=PLS,等式两边取微分，得 dR dp dl ds (1)式中：R%一电阻的相对变化：% 一电阻率的相对 R PI S 变化：一金属丝长度相对变化，且=以称为金属丝长度方向上的应变或轴向应变% 被面积的相对变化。 由材料力学知迟_+0+2圳=2+0+2).式中，前一项是由金属丝变形后单位电阻 率变化引起的：后一项是由金属丝变形后几何尺寸发生变化所 引起的。金属丝变形后电阻率变化P与单位体积变化心 成 在单向应力扶志下化=0-2圳吗 =0+20+m1-2吧=K,6.比例系数K称为金属 图4-1测量电桥电路 丝的应变灵敏系数（单位应变引起的电阻相对变化）。在常温下，金属丝电阻的相对变化与金属丝的伸 长或缩短之间存在比例关系 4,3.2测量电桥的基本特性 惠斯登电桥是最常用的非电量测量电路之一，习惯称为测量电桥，如图4-1所示。测量电桥以电阻 应变计作为桥臂组成电桥电路，将应变计的电阻变化转化为电压或电流信号。 设电桥的四个桥臂上接上应变计，电阻分别为R=R=R,=R=R。=120Q,如果桥臂电阻改变AR、 式中：西为电桥的桥压；4为电桥的输出电压：K,为应变计的灵敏系数，即，△R/R=K,6:6,分别 11
东南大学力学实验中心 工程力学实验指导书 １１ 实验 4 电阻应变计测量原理实验指导 1. 实验目的 了解用电阻应变计测量应变的原理； 了解电阻应变计测量电桥的原理,掌握电阻应变仪的使用； 进行电阻应变仪的操作练习，熟悉测量电桥的接线方法； 测定等强度梁上已粘贴应变计处的应变，验证等应力梁各横截面上应变（应力）相等； 掌握应变片在测量电桥中各种接线方法的工作原理和性能。 2. 实验设备 等强度梁实验装置； 数字式电阻应变仪。 3. 实验装置及原理 4.3.1 金属的电阻应变效应 电阻应变计习惯称为应变片，是最常用的测力学量传感元件, 用应变片测试时，应变片要牢固地粘 贴在测试体表面，当测件受力而发生变形时，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也相应发生变化；这 种现象称为金属的电阻应变效应。通过测量电路将其转换成电信号输出。长度为l、截面积为S、电阻率 为ρ的匀质金属丝，其电阻值R为 R=ρL/S ，等式两边取微分，得 S dS l d dl R dR = + − ρ ρ （1）式中: R dR ——电阻的相对变化； ρ dρ ——电阻率的相对 变化； l dl ——金属丝长度相对变化，且 l = dl ε 称为金属丝长度方向上的应变或轴向应变； S dS —— 截面积的相对变化。 由材料力学知 (1 2 ) (1 2 ) dR d dl d dl R l l ρ ρ μ μ ρ ρ = + + = ++ 。式中，前一项是由金属丝变形后单位电阻 率变化引起的；后一项是由金属丝变形后几何尺寸发生变化所 引起的。金属丝变形后电阻率变化 dρ ρ 与单位体积变化 dV V 成 正比即： d dV m V ρ ρ = 在单向应力状态下 (1 2 ) dV dl V l = − μ [ ] (1 2 ) (1 2 ) S R dl m K R l μ μ ε Δ =+ + − = 。比例系数 KS称为金属 丝的应变灵敏系数（单位应变引起的电阻相对变化）。在常温下，金属丝电阻的相对变化与金属丝的伸 长或缩短之间存在比例关系。 4.3.2 测量电桥的基本特性 惠斯登电桥是最常用的非电量测量电路之一，习惯称为测量电桥，如图4-1所示。测量电桥以电阻 应变计作为桥臂组成电桥电路，将应变计的电阻变化转化为电压或电流信号。 设电桥的四个桥臂上接上应变计,电阻分别为R1 = R2 = R3 = R4 = R0 = 120Ω，如果桥臂电阻改变ΔR1、 ΔR2、ΔR3、ΔR4 ,则输出电压为 ( ) 4 ( ) 4 1 2 3 4 4 4 3 3 2 2 1 1 = ε − ε + ε − ε Δ − Δ + Δ − Δ = s o o i K u R R R R R R R u R u 式中：u0为电桥的桥压；ui为电桥的输出电压；K s为应变计的灵敏系数，即， Ri R Ks i Δ = ε 0 / ； i ε 分别 图 4-1 测量电桥电路
为应变计R所感受的应变值。由上式可见，测量电桥有如下特性： 两相邻桥腾上应变计的应变相减 应是相同时 ,输出应变为两邻桥臂应变之差：反之为两相邻桥臂应变之和 两相对桥臂上应变计的应变相加。 应变符号相同时，输出应变为两相对桥臂应变之和：反之为两相对桥臂应变之差。 电阻应变仪的应变读数实际上就是测量电桥中的四个桥臂应变的代数和，所以合理地、巧妙地利用 测量电桥的特性，增大应变读数，提高测试灵敏度，并且通过合理的组桥方法，可以测出复杂受力杆件 中的内力应)分最 4.3.3温度的影响与补偿 在测量时，当温度发生变化时，电阻应变计将产生热输出，如果温度升高1C,c:即可达数 十微应变。因此，在应变计电测中，必须消除热输出应变©，这十分熏要。为达到完全补偿，需满足 下列三个条件： (1)R,和R,须属于同一批号的，即它们的电阻温度系数、线膨胀系数B、应变灵敏系数K,都相同， 两片的初始电阻值也要求相 (2)用于粘贴补偿片的构件和粘贴工作片的试件二者材料必须相同，即要求两者线膨胀系数相等： (3)两应变片处于同一温度环境中。 根据测量电桥特性，如果将两个电阻应变计接入电桥的相邻桥臂，或将四个 应变计分别接入申桥的四个桥壁，只要每一个申阻应变计的温度输出（￡，）相等. 即要求电阻应变计相同，被测构件材料相同，所处温度场相同，则测量电桥输出 中就消除了e,的影响，达到完全补偿 图4-2 4.3.4电阻应变计在测量电桥中的接线方法 应变计在测最电桥中有各种接法。实际测量时，根据电桥基本特性和不同的使用情况，采用不同的 接线方法，以达到以下目的：1.实现温度补偿：2.从受力复杂的构件中测出所需要的某一应变分量：3. 提高被测物体应变的读数，提高测量的灵敏度。为了达到上述目的，需要充分利用电桥的基本特性，精 心设计应变计在电桥中的接法 在测量电桥中，根据不同的使用情况，各桥臂的电阻可以部分或全部是应变计。测量时，应变计在 电桥中，常采用以下几种接线方法： 电 定电定电国 单件满限接线法/4 单臂调绿接线法半糊 双野测限接线法牛图 臣细 型变计、y 变计 变司 四臂满量线出全阁 申联双臀满量瓷线法伴输 惠斯登电桥应变计的几种常用接法 图4-3测量电桥的接线方法 12
１２ 为应变计 Ri 所感受的应变值。由上式可见，测量电桥有如下特性： 两相邻桥臂上应变计的应变相减。 应变符号相同时，输出应变为两邻桥臂应变之差；反之为两相邻桥臂应变之和。 两相对桥臂上应变计的应变相加。 应变符号相同时，输出应变为两相对桥臂应变之和；反之为两相对桥臂应变之差。 电阻应变仪的应变读数实际上就是测量电桥中的四个桥臂应变的代数和，所以合理地、巧妙地利用 测量电桥的特性，增大应变读数，提高测试灵敏度，并且通过合理的组桥方法，可以测出复杂受力杆件 中的内力(应力)分量。 4.3.3 温度的影响与补偿 在测量时，当温度发生变化时，电阻应变计将产生热输出εt，如果温度升高 1 ºC，εt 即可达数 十微应变。因此，在应变计电测中，必须消除热输出应变εt，这十分重要。为达到完全补偿，需满足 下列三个条件： （1）R1和R2须属于同一批号的，即它们的电阻温度系数α、线膨胀系数β、应变灵敏系数Ks都相同， 两片的初始电阻值也要求相同； （2）用于粘贴补偿片的构件和粘贴工作片的试件二者材料必须相同，即要求两者线膨胀系数相等； （3）两应变片处于同一温度环境中。 根据测量电桥特性，如果将两个电阻应变计接入电桥的相邻桥臂，或将四个 应变计分别接入电桥的四个桥臂，只要每一个电阻应变计的温度输出(εt )相等， 即要求电阻应变计相同，被测构件材料相同，所处温度场相同，则测量电桥输出 中就消除了εt 的影响，达到完全补偿。 4.3.4 电阻应变计在测量电桥中的接线方法 应变计在测量电桥中有各种接法。实际测量时，根据电桥基本特性和不同的使用情况，采用不同的 接线方法，以达到以下目的：1.实现温度补偿；2.从受力复杂的构件中测出所需要的某一应变分量；3. 提高被测物体应变的读数，提高测量的灵敏度。为了达到上述目的，需要充分利用电桥的基本特性，精 心设计应变计在电桥中的接法。 在测量电桥中，根据不同的使用情况，各桥臂的电阻可以部分或全部是应变计。测量时，应变计在 电桥中，常采用以下几种接线方法： 图4-3 测量电桥的接线方法 图 4-2