一、应力测量实验
压力容器的种类很多，按类型主要可分为厚壁和薄壁容器。按照工艺要求设计制造的压力容器，其筒壁或封头上安装或焊有各种接管，支卒，人孔、吊环等等。这些零件的存在，使的某些部位的应力分布变的相当复杂。为了确保结构的安全运行，就必须对这些部位进行必要的应力分析。除了一些简单的结构可以进行理论分析之外，目前用于对压力容器进行应力分析主要手段有：实验应力分析方法及有限元方法。因为有限元法只能对形状和受力比较简单的零件进行分析，所以在压力容器的应力分析与强度设计中，实验应力分析占有重要的地位。
实验1 电阻应变电粘贴
一、实验目的
1、了解电阻应变片的粘贴工艺进行粘贴，粘合剂为502胶。
2、制定布片方案。在等强梁上及补偿块上进行粘贴。（要求共贴六片由图A—1所示）
3、焊接导线，应变片编号，导线固定，并进行质量检查。
二.实验仪器
等强梁、丙酮 、脱脂棉、502胶、红外灯或电吹风、石蜡或石蜡松香、万用电表
三、实验原理
电阻应变法测量应力的基本原理是:将电阻应变片固定在被测构件上,当构件变形时,应变仪可以将应变的电阻值发生相应的变化.通过电阻应变仪,可以将应变片中的阻值变化测量出来度以正比于应变值的模拟电信号输出,最后就可以用记录仪记录.
四、实验内容与步骤
1、在等强梁及补偿块上的贴片处进行清洗和打磨。去除油漆、油垢及锈层。用0#沙纸打磨试件表面。打磨方向与应变片轴线成45°交叉纹路。打磨面积约为应变片的3～5倍。溶剂用乙醇或丙酮。
2、在试件表面划出定向标志以便于粘贴。
3、对已划线表面进行最后清洗。用脱脂棉球沾上丙酮或乙醇擦拭试件表面，更换棉球
直至擦后棉球无墨迹为止。经最后清洗的表面勿用手接触。
4、对应变片先进行外观检查，然后用QJ—23型直流电阻电桥对应变片进行阻值检查，至少保证≤±０.5Ω。
5、将选好的应变片用502胶贴在试件上。先在应变片及试件贴片处薄薄地涂上一层胶，对准中心线把片贴在试件上，用一塑料薄膜垫在应变片上面，用手指滚压，将多余的粘合剂和气泡挤出。
6、用红外灯或电吹风进行干燥，但温度不宜太高（〈６０℃）。
7、如果干燥后对应变片进行质量检查。检查应变片是否贴牢，有无气泡，位置是否正确，有无短路或断路，并检查电阻片与试件之间的绝缘电阻，绝缘电阻一般应大于20兆欧。
8、检查合格后用胶布把应变片固定，编号、焊接导线，要求整齐、美观。
9、若测量间隔时间长，需作防潮处理。用石蜡或石腊松香、凡士林配制防潮盖层材料，涂在应变片之上以期防潮，涂复温度为60℃为宜，且构件亦应适当用红外线灯或电吹风加温。
五、实验报告要求
1、简述贴片、接线，检查等主要步骤。
答：1用脱脂棉蘸丙酮清洗等强梁上的污垢。
2用铅笔在等强梁上合适的位置划线，方便应变片粘贴定位。
3用丙酮清洗试件表面，知道脱脂棉上无墨迹为止。
4贴片：在试件和应变片表面涂502胶，用镊子小心定位，将塑料膜垫在应变片上用拇指滚压，赶出应变片下的气泡和多余的胶。
5用红外灯进行烘干。
6检查应变片是否符合要求，有没有短路断路。
7用胶布固定应变片，焊接导线。
2、画布片和编号图。
思考:
1、 胶布在本实验中除了固定应变片外，还有其它什么作用？
答：胶布还有绝缘和防潮的作用。
2、 为什么要使用万用电表测量绝缘电阻？
答：防止应变片和等强梁试件之间短接而影响测量。
3、 电阻应变法测量应力是基于什么原理的?
答：基于电阻应变原理测量的。电阻应变原理：导体、半导体材料在外力作用下发生机械形变，导致其电阻值发生变化的物理现象称为电阻应变效应。
实验心得：
做了实验才知道，平时感觉很简单的事情，想要做好还真不容易。上课时总感觉这些仪器实验很好做，根本用不了多长时间，可是做了才知道，光贴应变片就很麻烦而且要很仔细才能做好。稍微不注意就会有错误，有几个同学把应变片贴反了，还有的没烘干，造成实验失败。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，以后还是要多动手，让自己的动手能力提升起来。
实验2 电阻应变片的接桥
一、实验目的
1、掌握在静载荷下使用静态电阻应变仪的测量方法。
2、学会电阻应变片半桥，全桥接法。
二、实验仪器、设备
1、TJ—1型等强度梁
2、电阻应变片，在梁上下表面粘贴四枚，在补偿块上粘贴二枚，（已有实验一完成，如图A—2示）
3、YJ—25型静态电阻应变仪及P20R—25型电阻预调平衡箱或YJ28A——P10R型静态电阻应变仪或YJB—1A型静态电阻应变仪
三、实验原理
电阻应变仪电桥输出U与各桥臂应变片的指示应变有下列关系：
U= 
(ε1—ε2+ε3—ε4)
其中、ε1、ε2、ε3、ε4分别为各桥臂应变片的指示应变，K为应变片灵敏系数，E为桥压。
对于半桥接法：如应变片R1（正面，受拉应变ε1）与温度补偿R5接成半桥，另半桥为应变仪内部固定桥臂电阻，则输出只有应变ε1；如梁上表面应变片R1与梁下表面应变片R2（反面，受压应变ε2）接成半桥，则输出为ε1—ε2=2ε1。
对于全桥接法：如应变片R1和R3（正面、受拉）与R2和R4（反面、受压）接成全桥，则输出为ε1—ε2+ε3—ε4=ε1。
四、实验步骤
分别按图A—3各种接法接线桥路，先在初载荷下将应变仪调零，然后每次缓慢增加05公斤载荷4kg后再卸载，反复几次后进行整理，计算出0.5公斤载荷所产生的平均应变。
图A-3 应变片和接桥方法
五、实验报告要求：
1、 按步骤完成实验，并整理各种接法的数据。 （见下表）
2、讨论应变片各种接桥方法，比较优缺点。
六、思考:
1. 如果静态电阻应变仪的指数不停往一个方向跳动，是什么原因？
答：是因为应变片没烘干，测试过程中通电不停的加热烘干导致应变仪指数朝一个方向跳动。
2、 为什么在测量过程中要逐步的加载和卸载？
答：减小、消除试件和应变片的滞后。
3、 应变片的半桥接法与全桥接法相比，有什么优缺点?
答：
半桥
全桥
实验心得:
在上一个实验的基础上，这个实验好做多了，可是还是没那么顺手。焊接线的时候焊的很难看，调试电阻应变仪的时候调了好久才发现仪器是坏的，经过重重困难最后终于线路连接完成，还是很有成就感的，因为发现自己的应变片工作状态良好，读数很稳定，也比较精确。辛苦之余换来了成功，感觉还是挺好的。
实验3 电阻应变片灵敏系数的测定
一、实验目的
1、了解电阻应变片相对电阻变化率与应变之间的关系。
2、掌握电阻应变片灵敏系数的测定方法。
二、实验仪器
1、TJ—1型等强度梁
2、电阻应变片
3、YJ—25型静态电阻应变仪及P20R—25型电阻预调平衡箱或YJ28A——P10R型静态电阻应变仪或YJB—1A型静态电阻应变仪
三、实验原理
电阻应变片粘贴在试件上受应变Σ时，电阻产生的相对变化与ΔR/R之间有下列关系：
ΔR/R=Kε
因此，在测得ε值和ΔR/R后，可求得K值，即应变片灵敏系数。
1、ε值的测量方法
根据材料力学公式：
ε实=ε= 
= 
式中：M—弯矩kgcm
W—等强度梁抗弯截面横量m3
E—等强度梁材料弹性横量kg/cm2
而对于矩形截面
W=1/6 bh2
式中：h—等强度梁的厚度cm
b—等强度梁的宽度cm。
2、ΔR/R的测量方法
测量ΔR/R值的方法有多种，但较为方便的方法如下：
由电阻应变仪测出指示应变ε仪和应变仪设定灵敏系数值K仪（通常设K仪=2），用下式计算而得。
ΔR/R=K仪ε仪=K实ε实
则有
K实=K仪ε仪/ε实
四、实验步骤
1、将粘贴好的应变片1枚与1枚补偿片接成半桥联入静态电阻应变仪。
2、对梁多次加卸载后将静态电阻应变仪调好平衡，此时K仪应确定，通常K仪=2。
3、每次0.5Kg缓慢加载至4.0Kg载荷，记录读数并初步整理好。
4、整理仪器或继续下一个实验。
五、实验报告要求：
1、按一般格式书写。
2、整理测试数据，计算结果及标准偏差并讨论之。
答：以b组实验数据为例进行分析计算：b=36.92mm h=3.60mm l=242.0mm
W=1/6 bh2=
cm3
M=F*l=m*l=0.5*24.2=12.1kgcm
ε实=ε= = =12.1/（0.08*2.1）=72.02
K实=K仪ε仪/ε实=2*71.19/72.02=1.98
δ=
思考:
1、 补偿片是如何实现温度补偿的?
答：补偿片贴在和试件一样材料的试块上，在相同的环境下由温度影响的应变，通过接桥可以相互抵消从而实现温度补偿。
2、 除了使用补偿片外，还有其他方法吗？
答：有，可以利用全桥或者半桥实现自动补偿。
实验心得：
实验过程中，本来都挺顺利的，可是后来一不小心弄断了两根导线，应变片上的导线也被扯断了，经过思考发现还好，不影响实验，也算是不幸中的万幸。最后终于完整的做完了实验，数据都采集的很好，感到挺欣慰的，也发现了很多自己的不足，以后还要多实践。
第二篇：实验一电阻应变片灵敏系数测定
实验一电阻应变片灵敏系数测定
一、电阻应变片简介
电阻应变片是把应变转换为电阻变化的转换器，是利用金属导线电阻随其变形发生电阻值改变而测量变形的工具，可将位移、应变、速度和加速度等等一些非电量转换为电信号进行测量，目前应用非常广泛。
1. 结构
电阻应变片由金属丝栅、基底、粘结剂、覆盖层和引出线组成。
图1-1电阻应变片基本结构
应变片上的电阻丝紧粘在基底上，将基底是用胶水贴在测量应变的地方，并且电阻丝随构件一起变形。由于电阻丝是分布在l×a 的面积内，所测出的应变值为使用面积的平均应变值。
2. 原理
金属导线电阻值R与材料性质、横截面积和长度有关，其关系为：R=?
长?l，应变??
对R=?l。金属导线受轴向拉伸时，伸F?l，应变量常用微应变??表示，?x?1000??。ll取全微分：F
dR??ldFdl?d???l2FFF
设导线横截面直径为D，有
?D2
F?4
dF?F
dF??DdD2?D?dDdDdl?2??2???2??Dl?D2dR1?R?ldF????dl?d???l2?FF??F
dRdld?dF???Rl?F
???2???d?
?
dR?K0??。R?
?R/RdR当测得应变片的灵敏系数K0?，再测得后，即可得到金属丝的应变ε。?R设K0?1?2??，则
3. 粘贴要求
①贴片处容器表面用10#砂布打磨平整光洁，无油漆，锈斑，凹坑等缺陷。为使电阻片贴上后无滑
动，最后要采用45 o方向交叉打磨方法。
用干净脱脂棉蘸丙酮（酒精）等溶剂去除污垢，直到用清净棉纱擦后无黑斑为止。
③电阻应变片用502等胶水粘贴，胶层要薄而匀，粘好后用手指垫上塑料薄膜压出多余胶水和空气
泡注意单向挤压，并将应变片固定到预定位置和方向。
固定一定时间后，待胶水干透，或用红外线灯泡烘烤。
电阻片与容器间绝缘电阻要求在100-200兆欧，可用万用表或兆欧表测量。
应变片表面可简单防潮处理，用石蜡等封上表面。
用接线端子一端接上电阻应变片引出线，另一端接上导线即可等待使用。
应变片粘贴工艺过程为：
试件表面处理→化线定位→粘贴→粘接剂固化→烘干→检查→接线→防潮。
二、实验目的与要求
1）掌握电阻应变片灵敏系数的测量方法
2）掌握电阻应变仪的使用方法并提高电测法的实验技能
3）了解电阻应变片粘贴工艺的全部过程及粘贴技术
4）分析实验结果，找出误差原因
三、测试装置
灵敏系数K值是应变片的主要技术指标之一，K值误差的大小直接影响应变测量结果。K值的大小与应变片敏感栅的材料（金属丝栅）、几何形状，测定时的试件材料及应力状态有关，并与应变片的组成材料和粘贴剂等有关。因此，K值是应变片的一个综合指标，一般需用实验方法确定。
1. 测定装置
测定是在单向应力状态下进行的，通常可用纯弯曲梁或等强度梁来测定。本实验采用等强度梁装置，在梁的悬臂端点A处加力P，梁截面上产生弯曲应力为单向应力状态。梁上表面受拉伸，轴向应变??为正值。因是等强度梁，??在梁的主要部分都相等。见图1-2
注意：为满足梁等应力的要求，加力点A必须为应变片与梁中线相重合。
2. ??值的确定 d?②④⑤⑥⑦
??值是梁在单向应力状态下轴向拉伸或压缩应变，可用下述方法确定：
①用测定梁的挠度确定??
等强度梁表面上的应变??为挠度f之间的关系用下试表示：
?x?fah
la2
fa 百分表测点处梁的挠度，㎜。
h 等强度梁厚度，㎜。
la 等强度梁固定端到百分表测点之距离，㎜。测定时将百分表置于等强度梁加力点A处，在A点处加力时，a处挠度可由百分表读出。用此法求应变??，可避免梁材料的弹性模量E值所带来的误差，但梁的挠度f不易测准。
工作段
l1
A
h la
砝码P ?y
b1=10 b X
l=320
l1=346
图1-2 等强度梁示意图
②用公式计算??
由材料力学弯曲应力计算公式，梁任一截面表面应力为：
??M
WZ
M 贴片处截面的弯矩?kg?cm?
Wz 贴片处截面的抗弯截面模量（㎝3）
??E?? ??M
WZ?E
E 等强度梁材料的弹性模量
用此法受等强度梁尺寸和材料弹性模量的测量精度影响较大。
3. 应变片电阻相对变化△R/R的测定
①电阻应变仪测定法
本法利用精度较高的应变仪，将工作片加补偿片接入应变仪，把仪器的灵敏系数旋钮对准任意值K仪（K仪是应变仪指示的灵敏系数，为计算方便，一般取K仪=2），将仪器调平衡，然后在等强度梁上加载P， 由应变仪上即可读得?仪等时对应的电阻相对变化为：
?R?K仪.?仪R
②并联电阻测定法
将待测定的电阻应变片与补偿片接入电阻应变仪，调整好应变仪的平衡。给梁加载P，这时应变片上读出相应的应变值?读。去掉载荷，使应变仪回到初始的平衡，在待测K的应变片上并联—电阻，可调节电阻箱改变并联电阻值，使电阻应变仪读数在数值上与加载所产生的?读相同，在电阻箱上可读出并联R并的大小，由此可算出对应于??的电阻应变片的△R值。
计算如下： 111 （ RB = R并） ??RRIRB
片） 1RI?RB? （补偿RRI?RB
RI?R??R （工作片）
RI?RBRI2 图1-3工作片与补偿片?R?RI??RI?RBRI?RB
所以
本实验采用①法。
4. K值的确定RI?R? RIRI?RB
?R?K仪.ε仪=2 ?ε仪R
此时，与ε仪对应的真实应变??，仍用前面方法同时测出：
K=K仪ε仪/??=2?ε仪/??
注意： ??和?R应同时测出。R
对每个应变片加、卸载三次，三次循环所得的三个灵敏系数平均值，即为此片的灵敏系数。
六．误差分析
1）系统误差有：由某些固定不变的因素引起的。原因有：①测量仪器方面的因素（仪器设计上的缺陷、
零件制造不标准、安装不正确等）。②环境因素（外界温度、温度及压力变化引起的误差）。③测量方法因素（近似的测量方法或近似的计算公式等引起的误差）。④测量人员的习惯偏向等。
2）随机误差：由某些不易控制的因素造成的。在相同条件下作多次测量，其误差数值和符号是不确定的，
即时大时小，时正时负，无固定大小和偏向。因此，多次测量值的算术平均值接近于真值。
3）粗大误差：与实际明显不符的误差，主要是由于实验人员粗心大意，如读数错误、记录错误、操作失
败所至。这类误差往往与正常值相差很大，应在整理数据时依据常用的准则加以剔除。
必须指出，上述三种误差之间，在一定条件下可以相互转化。