动态应变的测量.ppt

第一页，共二十二页，2022年，8月28日 产生动态应变的原因 产生动态应变的原因可以是载荷随时间的变动， 也可以因构件的运动。 第二页，共二十二页，2022年，8月28日 动态应变按时间变化的性质 可分为确定性和非确定性。 应变随时间变化的规律能够用数学关系式描述的称确定性。 确定性的动态应变，又分周期性和非周期性动态应变。 非确定性动态应变也称随机性应变。 第三页，共二十二页，2022年，8月28日 周期性动态应变 一个复杂周期性应变可用富里叶级数表示： 一个复杂周期性应变可看成由一个静态分量 和无限个谐波的余弦分量组成。 第四页，共二十二页，2022年，8月28日 常应变 基频波 各谐波频率之间存在最小公倍数 第五页，共二十二页，2022年，8月28日 瞬变性应变(冲击) Strain t Strain t 由于机械碰撞或爆炸压力在构件上产生的应变属瞬态应变，它是由于载荷的瞬时突变所产生的。瞬态应变是不能用离散谱表示的，这种瞬态应变只能用富里叶积分表示，因此其频谱图不能用离散谱表示，而是连续谱，它的谐波频率是连续变化的，而且其高频分量所占的比重可以相当大，因而，在测试分析中要给以足够重视。 第六页，共二十二页，2022年，8月28日 研究方法 确定性应变 选择相应频率响应的测试系统，真实记录应变变化历程，进行频谱分析，确定各谐波的频率与幅值 随机性应变 选择频率响应范围足够宽的测量记录系统，进行必要的大量重复实验，利用概率统计的方法来解决构件的强度问题。 第七页，共二十二页，2022年，8月28日 应变片的动态响应 在静态测量时,通常认为应变片对结构的响应是立即的. 用电阻应变计测量动态应变时，要考虑构件表面瞬时应变与应变计同一瞬时测得的应变间的响应关系。 第八页，共二十二页，2022年，8月28日 原因 结构的应变是通过应变片的基底和胶层传给应变片的敏感栅的. 一般虽然在构件应变波传递到敏感栅的过程中会受到粘结剂层对应变波中高次谐波的衰减作用，但因基底很薄，粘结剂层很薄(小于0.2mm)，敏感栅对应变的响应时间很短(约0.1us,通常应力波的传播速度为2000m/s)，因此,认为是实时响应。但是应变片的敏感栅有一定长度,因此只需考虑构件应变沿应变计栅长方向传播时应变计的动态响应 第九页，共二十二页，2022年，8月28日 设频率为f的正弦应变以速度V在构件中沿应变片栅长方向传播，在某时刻应变沿构件表面的分布如图所示。 用弧度代替长度x：?=2?x/? ?为应变波长，?＝V/f， 令应变片栅长L相当弧度角2 ? ，有：2?＝2?L/? 速度v 栅长方向 X (?) 正弦应变波 频率f 某一时刻t的应变分布 应变 ?0 ??t ?t(中点) 2 ?(L) 2?(?) 第十页，共二十二页，2022年，8月28日 设定时间t ，应变波沿构件表面的分布为： ?(?)=?0sin? 应变片中点的应变为： ?t=?0sin?t 第十一页，共二十二页，2022年，8月28日 应变片测得的应变是栅长2?范围内的平均应变 ?a ，等于横坐标从（?t-?）到（?t+?）之间应变波曲线之下的面积除以应变片栅长2? ： 平均应变与应变片中点应变的相对误差为： e=(?t-?a)/ ?t=1-sin?/?=?2/6 例如 L=5mm V =5000m/s (Steel ) f=55000Hz e=0.5% 选择应变片标距 L 的公式即为 第十二页，共二十二页，2022年，8月28日 动态应变测量系统 动应变测量需解决的问题 波形分析、频率和应变大小的测定 第十三页，共二十二页，2022年，8月28日 0-10KHZ磁带记录仪 0-5KHZ光线示波器 频谱分析仪 动态数据采集分析系统 0-80HZ笔录式记录器 储存示波器 动态测量的仪器系统 静动态应变仪 0-200HZ 动态应变仪0-10KHZ 超动态应变仪﹥200KHZ 滤波器 应变片 只需要测量动态应变在某一频带中的谐波分量时,选用相应频带的带通滤波器 只需要测量低于某一频率的谐波分量时,选用相应截至频率的低通滤波器 第十四页，共二十二页，2022年，8月28日 动态测量的标定 标定的方法可分为：静态标定和动态标定 1.静态标定 1）电标定:由标定装置（电路）产生标准电信号来模拟标准应变信号，然后传输给记录设备。 a）采用在测量电桥桥臂上并联标准电阻。注意这种标定方法只能用于采用120Ω的应变计。 b）采用在测量电路之外设置标定电路，并在桥臂上并联标准电阻的方法。可在测量时随时标定。 2）机械标定 :由外部的机械装置直接产生定值标准应变信号，并用记录设备进行记录。这种方法精度高，但设备和操作都较