管道應(yīng)力應(yīng)變測量.ppt

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1、管道應(yīng)力應(yīng)變測量制作：常凱齊永健目錄一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理二管道布片方案三數(shù)據(jù)收集處理一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理金屬電阻應(yīng)變片測量系統(tǒng)可分為三個(gè)基本環(huán)節(jié)：1.傳感器：通過彈性元件將力轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變，再由電阻應(yīng)變計(jì)將機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮枳兓俊?.電阻應(yīng)變儀：放大由電阻應(yīng)變計(jì)組成的電橋所輸出地電壓，以電壓或電流信號輸出。3.指示、記錄裝置：如計(jì)算機(jī)等。一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理電阻應(yīng)變測量方法：電阻應(yīng)變測量方法是將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行測量的方法，簡稱電測法。電測法的基本原理是：將電阻應(yīng)變片（簡稱應(yīng)變片）粘貼在被測構(gòu)件的表面，當(dāng)構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)，應(yīng)變片隨著構(gòu)件一起變

2、形，應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化，通過電阻應(yīng)變測量儀器（簡稱電阻應(yīng)變儀），可測量出應(yīng)變片中電阻值的變化，并換算成應(yīng)變值，或輸出與應(yīng)變成正比的模擬電信號（電壓或電流），用記錄儀記錄下來，也可用計(jì)算機(jī)按預(yù)定的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需要的應(yīng)變或應(yīng)力值。其工作過程如下所示一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理電測法具有靈敏度高的特點(diǎn)，應(yīng)變片重量輕、體積小且可在高（低）溫、高壓等特殊環(huán)境下使用，測量過程中的輸出量為電信號，便于實(shí)現(xiàn)自動化和數(shù)字化，并能進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量及無線遙測被測管道顯示記錄儀器應(yīng)變片放大電路測量電路一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理1.應(yīng)變效應(yīng)當(dāng)金屬絲在外力作用

3、下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。2.電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和工作原理應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理4231電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖bl柵長柵寬一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理1、敏感柵：用合金絲或合金箔制成的柵。柵長l：指兩端圓弧內(nèi)側(cè)或兩端橫柵內(nèi)側(cè)之間的距離，一般為0.2~100mm。柵寬b：敏感柵外側(cè)之間的距離。應(yīng)變片軸線：敏感柵縱柵的中心線。2、基底：用來保持敏感柵的幾何形狀和相對位置。3、蓋層：用來保護(hù)敏感柵，常用材料有紙、膠膜、玻璃纖維等。4、引線：用來由敏感柵引出電信號的金屬導(dǎo)線。用鍍錫銅線（通常）制成5、粘結(jié)劑

4、：將敏感柵固定在基底上，常用環(huán)氧樹脂類和酚醛樹脂類粘結(jié)劑。一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理工作原理：由物理學(xué)可知：金屬導(dǎo)線的電阻率為其中：導(dǎo)線材料電阻率，L導(dǎo)線長度，A導(dǎo)線橫截面積當(dāng)金屬導(dǎo)線沿其軸線方向受力變形時(shí)（伸長或縮短），電阻值會隨之發(fā)生變化（增大或減?。?，這種現(xiàn)象就稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。將上式取對數(shù)并微分，得式中：dL/L為金屬導(dǎo)線長度的相對變化一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理dA/A為導(dǎo)線橫截面積的相對變化。若導(dǎo)線直徑為D，則式中：μ為導(dǎo)線材料泊松比一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理式中:R---金屬絲電阻值的變化量;Ko---金屬材料的應(yīng)變靈敏系數(shù),它主要由試驗(yàn)方法確定

5、,且在彈性極限內(nèi)基本為常數(shù)值;ε---金屬材料的軸向應(yīng)變值,即,因此又稱ε為長度應(yīng)變值,對金屬絲而言,其值勤在0.24--0.4之間.一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理測量電橋的幾種組成方法合理利用橋路特性可達(dá)到以下目的：（1）實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償；（2）從復(fù)雜的變形中測出所需要的應(yīng)變分量；（3）擴(kuò)大應(yīng)變儀讀數(shù)，以減小讀數(shù)誤差，提高測量靈敏度。1、半橋接線法在測量電橋的橋臂AB、BC上接應(yīng)變片，另外兩橋臂AD、CD上接應(yīng)變儀內(nèi)部固定電阻R，則稱半橋接線法。由于下半個(gè)橋接的固定電阻不感受應(yīng)變，由公式可得應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變：實(shí)際測量時(shí)，可分為兩種情

6、況：1）半橋測量：電橋的兩個(gè)橋臂AB、BC接應(yīng)變片。2）半臂測量：電橋的兩個(gè)橋臂AB、BC上，任一橋臂上接工作應(yīng)變片，而另一橋臂接溫度補(bǔ)償片一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理一電阻應(yīng)變片應(yīng)用原理2、全橋接線法在測量電橋的四個(gè)橋臂上都接上應(yīng)變片。對于等臂電橋，此時(shí)應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變由公式可得出：單臂半橋全橋一常用金屬電阻絲材料的性能一幾種常用的國產(chǎn)應(yīng)變片的技術(shù)數(shù)據(jù)二管道布片方式布片方案要考慮測點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)、構(gòu)件的受載情況和溫度補(bǔ)償原則。單向應(yīng)力狀態(tài)測點(diǎn)只貼一個(gè)工作片,主方向已知的雙向應(yīng)力狀態(tài)測點(diǎn)貼兩個(gè)工作片,如果主方向未知,則在一點(diǎn)貼三個(gè)工作片或采用應(yīng)變花。

7、當(dāng)管道承受拉、彎、扭的不同載荷時(shí),應(yīng)根據(jù)測試要求確定應(yīng)變片的布片方法,以消除測量結(jié)果中不需要的載荷影響。在溫度沿構(gòu)件表面變化不大的測試件中,測點(diǎn)可以按位置分組,同一組的工作片共用一個(gè)貼在附近的溫度補(bǔ)償片應(yīng)變花二管道布片方式00450900二管道布片方式管道承受彎曲和扭轉(zhuǎn)組合作用時(shí)，鋼管表面上任意一點(diǎn)可以認(rèn)為處于平面應(yīng)力狀態(tài)，如圖所示。AABB二管道布片方式為了測圓筒主應(yīng)力的大小及方向，在管道的上下表面對應(yīng)的兩點(diǎn)A、B處分別粘貼2枚電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片的布片方案為45o應(yīng)變花?？梢园错樞蜻x擇不同角度的三枚應(yīng)變片為一組，測得三個(gè)不同方向的應(yīng)變值，

8、則該點(diǎn)的主應(yīng)力大小及方向即可算出。三數(shù)據(jù)收集處理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件由傳感器、數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)(控制器與分析器)組成。傳感器部分包括各種電測傳感器。傳感器