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1、湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量工程测试技术基础工程测试技术基础 在机械工程中，应变、力和扭距的测量非常重要，在机械工程中，应变、力和扭距的测量非常重要，通过这些测量可以分析零件或结构的受力状态及工作通过这些测量可以分析零件或结构的受力状态及工作状态的可靠性程度，验证设计计算结果的正确性，确状态的可靠性程度，验证设计计算结果的正确性，确定整机在实际工作中的负载情况。定整机在实际工作中的负载情况。另外，应力、功率、力矩、压力等与应变、力及另外，应力、功率、力矩、压力等与应变、力及扭矩有密切关系的量，其测量方法与应变、力及扭矩扭矩有密切关系
2、的量，其测量方法与应变、力及扭矩有共同之处，多数情况下可先将其转换成应变或力的有共同之处，多数情况下可先将其转换成应变或力的测试，然后再转换成诸如功率、压力等物理量。测试，然后再转换成诸如功率、压力等物理量。湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院一一.应变与应力的测量应变与应力的测量第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量1 1、应变的测量、应变的测量电阻应变片电阻应变片测量电路测量电路显示与记录仪器显示与记录仪器或计算机或计算机应变测试框图应变测试框图a a、应变测量原理、应变测量原理b b、应变测量装置、应变测量装置 应变测量装置也称电阻应变仪，一般采用调幅放大电路，它由应变测
3、量装置也称电阻应变仪，一般采用调幅放大电路，它由:电桥电桥 、前置放大器、功率放大器、相敏检波器、低通滤波器、振荡器、前置放大器、功率放大器、相敏检波器、低通滤波器、振荡器、稳压电源组成。稳压电源组成。湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量c c、应变仪的电桥特性、应变仪的电桥特性d d、应变片的布置与桥接方法、应变片的布置与桥接方法布片和接桥应符合下列原则：布片和接桥应符合下列原则：*在分析试件受力基础上选择主应力最大点为贴片位置。在分析试件受力基础上选择主应力最大点为贴片位置。*充分合理地应用电桥和差特性，充分合理地应用电桥和差特性，只使
4、测的应变影响电桥输出，且只使测的应变影响电桥输出，且具有足够的灵敏度和线性度。具有足够的灵敏度和线性度。*使试件贴片位置的应变和外载荷成线性关系。使试件贴片位置的应变和外载荷成线性关系。湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院2、应力的测量第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量(1)(1)应力测量原理应力测量原理 应力测量原理实际上就是先测量受力物体的变形量，然后根应力测量原理实际上就是先测量受力物体的变形量，然后根据虎克定律换算出待测力的大小。据虎克定律换算出待测力的大小。(2)(2)应力状态与应力计
5、算应力状态与应力计算 (a)(a)单向应力状态单向应力状态湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量b b、平面应力状态、平面应力状态i.主应力方向已知主应力方向已知湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院 ii 主应力方向未知 采用帖应变花方法进行测试湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量 二、二、力的测量力的测量 当力施加于某一物体后，将产生两种效应；一是使物体变当力施加于某一物体后，将产生两种效应；一是使物体变形的效应，二是使物体运动状态改变的效应。
6、形的效应，二是使物体运动状态改变的效应。1 1、如果被测体变形在弹性范围内，则可根据变形间接确定物、如果被测体变形在弹性范围内，则可根据变形间接确定物体所受力大小。体所受力大小。2 2、如果测出物体加速度，则可根据牛顿第二定律，间接测得、如果测出物体加速度，则可根据牛顿第二定律，间接测得力值力值常用常用湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院(1)(1)、弹性变形式的力传感器、弹性变形式的力传感器1 1、几种常用的力传感器、几种常用的力传感器 该传感器的特点是首先把被测力转变成弹性元件的应变，该传感器的特点是首先把被测力转变成弹性元件的应变，再利用电阻应变效应测出应变，从而间接地测出力的大小。
7、再利用电阻应变效应测出应变，从而间接地测出力的大小。(2)(2)、差动变压器式力传感器、差动变压器式力传感器第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院(4)(4)压电式力传感器压电式力传感器压电式传感器应用压电效应，将力转换为电量。压电式传感器应用压电效应，将力转换为电量。第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院三、扭矩的测量一般通过转轴的应变、应力、扭角来测量扭矩。一般通过转轴的应变、应力、扭角来测量扭矩。目前常用扭
8、矩传感器有：目前常用扭矩传感器有：(1)(1)应变片式扭距传感器应变片式扭距传感器 (2)(2)磁电式扭距传感器磁电式扭距传感器 (3)(3)光电式光电式扭距传感器扭距传感器第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院1 1、扭矩传感器工作原理、扭矩传感器工作原理第第9章、应变、力与扭距测量章、应变、力与扭距测量湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院1 1、灵敏度比一片、灵敏度比一片45450 0方向应变片时提高一倍。方向应变片时提高一倍。应变片贴法应变片贴法2 2、能消除由于弹性轴安装不善所产生附加弯距和轴向力影响。、能消除由于弹性轴安装不善所产生附加弯距和轴向力影响。3 3、不能消除横向剪力的影响。、不能消除横向剪力的影响。湘潭大学机械工程学院湘潭大学机械工程学院1 1、能消除由于弹性轴安装不善、能消除由于弹性轴安装不善所产生附加弯距和轴向力影响。所产生附加弯距和轴向力影响。2 2、能消除横向剪力的影响。、能消除横向剪力的影响。