CN203083521U - 全桥式和半桥式测量剪切应变的应变片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全桥式和半桥式测量剪切应变的应变片，属“实验应力分析”技术领域。桥式测量剪切应变的应变片具有0度敏感栅、90度敏感栅、第一45度敏感栅、第二45度敏感栅；半桥式测量剪切应变的应变片具有135度敏感栅和45度敏感栅；本实用新型能够直接进行剪切应变测量的剪切应变片制造。在“实验应力分析”中的“电阻应变测试”领域添加新的测试手段。

Description

全桥式和半桥式测量剪切应变的应变片

技术领域

本实用新型涉及一种全桥式和半桥式测量剪切应变的应变片，属“实验应力分析”技术领域。

背景技术

网上检索表明，在现行的“实验应力分析”中的“电阻应变测试技术”中，任然主要采用电阻应变片进行构件在受力时的应变测量，而电阻应变片只能测量沿应变片栅长方向的线应变，不能测量被测点的剪切应变。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是要完成能够直接进行剪切应变测量的剪切应变片制造。在“实验应力分析”中的“电阻应变测试”领域添加新的测试手段。

一种全桥式测量剪切应变的应变片，其特征在于：该应变片上具有0度敏感栅、90度敏感栅、第一45度敏感栅、第二45度敏感栅；其中0度敏感栅、90度敏感栅、第一45度敏感栅、第二45度敏感栅形成一个全桥式电路，具体方式为：其中0度敏感栅的第二端与第一45度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点成为B节点；第一45度敏感栅的第二端与90度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点成为C节点；90度敏感栅的第二端与第二45度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点成为D节点；第二45度敏感栅的第二端与0度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点称为A节点。

利用上述全桥式测量剪切应变的应变片测量剪切应变的方法，其特征在于包括以下过程：将应变片的A、B、C、D四个节点用引线引出，分别接入应变仪的A、B、C、D四个接线点，则此时应变仪的读数即为需要测量的剪切应变γ₀。

一种半桥式测量剪切应变的应变片，其特征在于：该应变片上具有135度敏感栅和45度敏感栅；其中135度敏感栅和45度敏感栅形成一个半桥式电路，具体方式为：其中135度敏感栅的第一端作为节点A；135度敏感栅的第二端与45度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点成为B节点；45度敏感栅的第二端作为节点C。

利用上述半桥式测量剪切应变的应变片测量剪切应变的方法，其特征在于包括以下过程：将应变片的A、B、C三个节点用引线引出，分别接入应变仪的A、B、C三个接线点，则此时应变仪的读数即为需要测量的剪切应变γ₀。

本实用新型的特点在于，改变了人们对于电阻应变片只能测量拉压类的线应变的传统理念，提供了一种直接测量剪切应变“γ”的新型电阻应变片，并利用虎克定理τ＝Gγ计算对应单元体的剪切应力值。增加了电阻应变片的种类，提高电阻应变测试技术的内涵，提高测试剪切应力的速度和测试的手段，使电阻应变片的使用范围得以扩大。

附图说明

图1电桥电路图；

图2全桥式测量剪切应变的应变片；

图3半桥式测量剪切应变的应变片图；

图中标号名称：1-0度敏感栅，2-90度敏感栅,3-第一45度敏感栅，4-第二45度敏感栅，5-135度敏感栅，6-45度敏感栅，7-引出线，8-基底。

具体实施方式

由电阻应变测试技术专业知道，电阻应变片只能测量线应变，要测量剪切应变γ，只能先测量出该处的三个方向的线应变ε_α1,ε_α2,ε_α3，再依据应变分析公式（1）

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\α}1}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x-{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\cos 2{\mathrm{\α}}_1-\frac{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{xy}}}{2}\sin 2{\mathrm{\α}}_1\\ {\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\α}2}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x-{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\cos 2{\mathrm{\α}}_2-\frac{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{xy}}}{2}\sin 2{\mathrm{\α}}_2\\ {\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\α}3}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x-{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\cos 2{\mathrm{\α}}_3-\frac{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{xy}}}{2}\sin 2{\mathrm{\α}}_3\end{array}\right\}---\left(1\right)$

其中：ε_α1,ε_α2,ε_α3分别为受力结构上某点α1方向、α2方向、α3方向的测量应变，ε_x为该点X方向的应变，ε_y为该点y方向的应变，γ_xy为该点的应变。（参阅“材料力学测试原理及实验”曹以柏主编，国防工业出版社91年版39页）计算出剪切应变γ_xy。如：若分别测出ε₀,ε₄₅,ε₉₀的三个应变，则可算出剪切应变

γ₀＝ε₀+ε₉₀-2ε₄₅    （2）

而依据电阻应变测试技术的电桥的读数基本特性。电桥电路图1如下，B、D两端为电桥的输出端，A、C两端为电桥的工种电压供给端。

应变电桥的读数值与组成电桥的四个桥臂上的应变片的感受应变有这样的关系，即K₀ε_d＝K(ε_AB-ε_BC-ε_AD+ε_CD)，其中K₀,K分别是应变仪的灵敏系数值和应变片的值，当将应变仪的灵敏系数K₀设置成等于应变片的灵敏系数K值时，就有关系（3）存在

ε_d＝(ε_AB-ε_BC-ε_AD+ε_CD)    （3）

（参阅“材料力学测试原理及实验”曹以柏主编，国防工业出版社91年版27页）结合（2）、（3）两式不难看出，若将一个ε₀应变片和一个ε₉₀应变片及两个ε₄₅应变片集成在一个基底上，形成一个全桥式应变片，并在四个节点A、B、C、D上引出引线，接入应变仪的四个接线点A、B、C、D则此时应变仪的读数就是（2）式的结果，也就是我们需要的剪切应变γ₀（如图2）

同理，还可以根据应变分析公式（1）计算出

γ₀＝ε₁₃₅-ε₄₅    （4）

再依据（3）式，组成半桥式应变片（如图3，半桥式测量剪切应变的应变片图）（注：在应变仪的工作方式中，还有一种半桥工作方式，即在此方式下，应变仪可自动提供两个电阻R，代替电桥电路图中的R_AD和R_CD的两个电阻，只要将半桥式测量剪切应变的应变片的A、B、C三个节点接入仪器的对应节点A、B、C上，这样应变片上的两个敏感栅R₁₃₅和R₄₅，就充当了电桥电路中的电阻R_AB和R_BC，就可以直接由仪器读出剪切应变γ₀＝(ε₁₃₅-ε₄₅)了。

本实用新型的技术方案在于，按照现行电阻应变片的制作工艺才，利用在一片基底上，集成四个敏感栅，且将四个敏感栅做适当形式的连接并用引出线引出，使用时，只要将四个引出线按A、B、C、D顺序接入应变仪的电桥接线端A、B、C、D即可直接由电阻应变仪读出贴片点的剪切应变“γ”大小（如图2、3，是这种方案的其中一个实例，为全桥式测量剪切应变的应变片图。还可以有其他不同方向的敏感栅的组合形式，如半桥式测量剪切应变的应变片）。

所以在图2、3中：1.全桥式测量剪切应变的应变片有四根引出线A、B、C、D，其中A、C两根接桥压，B、D两根为应变输出端。半桥式测量剪切应变的应变片有三根引出线A、B、C。在电阻应变仪的灵敏系数和应变片的灵敏系数设置相同的情况下，应变仪的指示应变就是剪切应变值。2.敏感栅的组合形式主要有这两种。当然还可能有其他的组合方式。3.基底是起固定敏感栅的作用和起使敏感栅与被测对象绝缘的目的。

本实用新型的实施方案是：按现行制作电阻应变片的工艺制作应变片，按图把集成在同一个基底上的几个敏感栅连接起来，并用引出线引出。如图2、3，

其中：图2的四根引出线分别接入应变仪的全桥的四个接线端A、B、C、D。图3的的三个引出线A、B、C，分别接入应变仪的板桥的三个接线端A、B、C。

Claims (2)

1.一种全桥式测量剪切应变的应变片，其特征在于：

该应变片上具有0度敏感栅、90度敏感栅、第一45度敏感栅、第二45度敏感栅；

其中0度敏感栅、90度敏感栅、第一45度敏感栅、第二45度敏感栅形成一个全桥式电路，具体方式为：其中0度敏感栅的第二端与第一45度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点成为B节点；第一45度敏感栅的第二端与90度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点成为C节点；90度敏感栅的第二端与第二45度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点成为D节点；第二45度敏感栅的第二端与0度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点称为A节点。

2.一种半桥式测量剪切应变的应变片，其特征在于：

该应变片上具有135度敏感栅和45度敏感栅；

其中135度敏感栅和45度敏感栅形成一个半桥式电路，具体方式为：其中135度敏感栅的第一端作为节点A；135度敏感栅的第二端与45度敏感栅的第一端相连，两者相连的节点成为B节点；45度敏感栅的第二端作为节点C。

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