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实验五弯扭组合主应力电测实验 - 山东理工大学一、实验目的1. 掌握压电晶体主应力测量原理及应用；2. 了解弯扭组合应力的数学模型和电测电路设计；3. 实现不同应力状态下的主应力测量和数据记录。
二、实验原理1. 压电晶体的应变与电量的关系杨氏模量 E：表示晶体单位应变对应的应力，即E=σ/ε压电系数 d33：表示晶片沿极化方向（3）的压电效应，σ = d33×ε2. 弯扭组合应力在构件中，因为同时作用有多个正应力和剪应力，使得它们所产生的同方向主应力不再与构件体坐标系保持一致，不是单向的，这种情况称为“主应力变向”。
3. 电测电路设计放大器是一个直流差动放大器。
它主要由四个放大器管和一个差分负载组成。
通常使用皮卡德电阻电桥作为应力传感器，测出的电势差信号被放大器扩大，即可得到相应的应力信号。
实验器材：压电晶体、动力学实验台、电源、斜坡波发生器、示波器、放大器、连接线等。
实验步骤1. 产生不同应力状态通过动力学实验台的加工模块产生不同的弯矩和扭矩，以这些载荷对标准试件（如钢棒、铜柱等）施加不同的应力状态。
2. 测量压电晶体电势将压电晶体片紧贴标准试件表面，并从标准试件表面传递应力。
此时，晶片上的应变将导致电场强度的变化，从而在晶片上出现电势差。
将示波器和放大器连接上后，即可获得相应的电位和电流信号。
3. 记录实验数据测量各数据点的电位和电流数值，经过放大处理后，得到应力和应变大小。
根据弯扭组合应力的数学模型，得到各状态下的主应力大小。
根据测得的数据，用图形显示出主应力大小和各个轴向应力的方向。
实验注意事项1. 实验前需要对实验器材进行检查。
2. 实验中需要注意操作安全，避免造成人员伤害和财物损失。
实验结论通过本次实验，我们掌握了压电晶体主应力测量原理和应用，了解了弯扭组合应力的数学模型和电测电路设计，并实现了不同应力状态下的主应力测量和数据记录。
在实验过程中，我们需要注意操作安全，避免造成人员伤害和财物损失，同时还要对实验器材进行清理和维护。
基于电阻应变测试的大型原油储罐弯曲应力检测近年来，大型原油储罐作为石化行业重要的储藏设备，在石油和天然气行业中扮演着至关重要的角色。
然而，由于其特殊的储油环境和运作条件，储罐内壁的应力变形和裂纹等问题时常受到人们关注。
为了及早发现储罐内部的弯曲应力问题，提高其安全性能，本文提出了一种基于电阻应变测试的大型原油储罐弯曲应力检测方法。
1. 弯曲应力检测概述弯曲应力是储罐内部普遍存在的一种应力形式。
由于受储罐自身的体积变化、外部载荷以及温度等因素的影响，储罐内部壁面产生弯曲位移，形成一定的应力变形。
如果储罐内部的弯曲应力不加以及时发现和修复，将会对储罐的使用寿命和安全性能产生严重影响，甚至可能导致储罐爆炸、泄漏等灾难性事故。
因此，对于大型原油储罐的弯曲应力进行检测是非常必要的。
当前国内外常用的弯曲应力检测手段有：悬臂梁法、静水压法、光学薄膜法、电阻应变法等。
不同的检测方法各具特点，但是基于电阻应变测试的弯曲应力检测方法在使用成本低、安装方便、精度高等方面具有优势，被广泛应用于工业生产领域。
电阻应变测试是通过将电阻应变计粘贴在测试物体内部或外部，当物体受力发生变形时，电阻应变计的阻值发生变化，从而间接反映被测试物体的变形情况。
测量的信号可通过电子电路转换处理得到。
电阻应变计通常由导线、桥路、检测元件、调零电路等部分组成。
在大型原油储罐弯曲应力检测中，首先需要将电阻应变计粘贴在储罐壁的外表面或内部结构中。
当储罐受到外部载荷或储油体积变化等因素的影响，造成储罐壁内部产生变形时，电阻应变计的阻值即发生变化，此时检测到的变化信号即为储罐内部的弯曲应力值。
3. 基于电阻应变测试的检测步骤1）储罐内部设计为了方便电阻应变计的布设和检测，储罐内部的结构设计应符合较为平直且表面光滑的要求，且应预留合适的电缆通道。
2）电阻应变计的安装在安装电阻应变计之前，应先按照预订的检测点进行刻度，预选出合适的电阻应变计。
安装电阻应变计时，应选择较为平直的区域进行安装，保证其与储罐表面之间的粘贴紧密且牢固。
基于电阻应变测试的大型原油储罐弯曲应力检测
大型原油储罐是石油储藏与输送的重要设备之一，其安全运行对于石油行业的发展至关重要。
在原油储罐的设计、制造和使用过程中，弯曲应力是一个重要的参数，它直接影响着储罐的安全运行。
对大型原油储罐弯曲应力进行准确的检测和监测至关重要。
电阻应变测试是一种常用的测量应变的方法，它能够准确地测量钢材的应变，并通过应力-应变关系得到钢材的弯曲应力。
在大型原油储罐中，我们可以利用电阻应变测试来测量罐体内壁的应变，从而得到罐体的弯曲应力。
具体的测试过程如下：
在罐体的内壁上选择一个代表性位置，清洁并涂刷一个导电涂层，以便电阻应变计与罐体内壁接触。
然后，将导线连接到电阻应变计，并将电阻应变计粘贴在涂层上。
接下来，通过电阻应变计测量罐体内壁的应变。
在测试过程中，对储罐施加一个由外部引起的弯曲荷载，并记录相应的应变。
由于应变传感器与罐体内壁的导电涂层接触，当罐体受到弯曲荷载时，导电涂层的电阻发生变化，通过测量电阻的变化可以得到罐体的应变。
通过应力-应变关系将应变转化为应力。
应力-应变关系是一个基于材料力学特性的经验公式，可以将应变转化为应力。
通过将得到的应变值代入应力-应变关系公式，即可计算得到原油储罐内壁的弯曲应力。
对于大型原油储罐的弯曲应力检测，电阻应变测试是一种准确、可靠的方法。
它可以帮助工程师们了解储罐内壁的应力分布情况，及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行修复和维护，确保储罐的安全运行。
电阻应变测试还可以用于储罐的设计和制造过程中，帮助工程师们优化储罐的结构和材料选择，提高储罐的强度和耐久性。
![[材料科学]dsm3-3g-弯曲应力](https://img.taocdn.com/s1/m/f7d37b1653ea551810a6f524ccbff121dd36c5b4.png)
欢迎光临材料力学F跳杆横截面上的应力与轴线曲率半径有什么关系？玻璃钢材料制成的跳杆是否满足强度要求？q细长梁承受均布荷载时，横截面上的最大正应力远大于纵截面上的正应力受拉区中性面受压区中性面，是梁的轴向纤维伸长区和缩短区的界面。
梁的中性面，是梁的轴向纤维伸长区和缩短区的界面。
d x d xm nm ′n ′xxzd xm nm ′n ′xzd x z EE ρε−==d xσd A横截面上轴力、弯矩与横截面上轴力、弯矩与d Aσzd x横截面上轴力、弯矩与d Aσzd xz梁在有的区段是中性层上侧受拉而下侧受压，有的区段则是上侧受压而下侧受Mx在应用正应力公式时，可不考虑公式中的负号，而根据所考虑位置处的拉压性质直接确定正应力的正负。
x3232MPa，105 MPa 故取b= 45 mm故取，如图的梁由两根梁叠合而成，求两梁牢固粘合、b上的弯矩由两梁均分。
max截面的圆木锯成承受竖直方向荷载的矩形截面应成什么W截面的圆木锯成承受竖直方向荷载的矩形截面应成什么求上下，求上下求上下，求上下，求上下求上下22441213a=工字形截面往往可以起到试分析双杠支架的最合理位置。
双杠可简化为两端外伸运动员可以在杠上任意位置动作。
因此应该考虑产生最大弯曲正应力的荷载位置。
Laa试分析双杠支架的最合理中点处和外伸端点处。
aaC L产生最大弯曲正应力的荷载位置就是产生最大弯矩F BaC F 运动员在外伸端点处例试分析双杠支架的最合理位置。
C C M C La B M BB CM C应注意最大拉应力与最大压应力可能不在同一个横截面上。
在如图的结构中，求最大拉xBC DEBCDEAB C D E在如图的结构中，求最大拉的正三角形。
单。
仅由于自重，梁产生弯曲。
该梁应如何的正三角形。
单。
仅由于自重，梁产生弯曲。
该梁应如何承受均布荷载的梁中，两个支座可以在水平方向上移动。
材1351=h h 2h 21h 1La aC DLa aC D 1351=h h 2h 21h 1z C 2z C 2h M 8La aC D 1351=h h 2h 21h 18z C 2z C 2h MLa aC D 1351=h h 2h 21h 1)a 4−。
作者：zhang chunxiao 本讲义仅供重交大05级水利1,2,3,4班教学之用, 作者声明保留本讲义之一切版权。
材料力学 Mechanics of Materials (Strength of Materials )第五章 弯曲应力Stresses in Bending§5-1 引言 Introduction由上一章我们知弯曲变形的内力为Q 和M 。
因内力是截面上分布内力的合力。
而截面上一般存在两种分布内力的集度——剪应力τ(面内应力)和正应力σ(法向应力)。
由理力知识我们知: Q n dA F d⊥⋅=σ，故正应力的合力不可能产生Q 向分量。
(即σ不能在面内合成Q )。
同理,因为τ在截面内恒通过截面形心（面内水平轴）。
故不能产生绕此面内水平轴的合力矩M 。
因此, Q dA M dA ⇒⇒τσ;。
若梁在某段内各横截面上的剪力为零,弯矩为常量,则该段梁的弯曲就称为•②纵向直线（ab ）和（cd ）弯成圆yx z(中性轴）mm 弧线(曲线)。
故凹面纤维(如弧ab )缩短而凸面纤维(如弧cd )伸长。
因变形连续,故中间必存在一层纤维变形前后长度相等,称此层纤维为中性层(neutral surface)。
中性层⊥纵向对称面(外力的作用面),故纤维的变形和它在梁的宽度上的位置无关。
中性层与横截面的交线称为中性轴(neutral axis)•③梁宽方向的变形说明纤维产生了与泊桑比有关的(横向)拉伸与压缩的现象。
由以上的特点可抽象如下的假设:①平面假设(Plane section assumption):②纵向纤维的变形与它在横截面宽度上的位置无关(即:0=∂∂zσ;σ依横截面的高度y 改变)③各纵向纤维间没有挤压。
•梁弯曲的平面假设:梁在受力弯曲后,其原来的横截面仍为平面,它绕其上的中性轴旋转了一个角度,且仍垂直于梁变形后的轴线.••••••••••I 的物理意义:梁按其截面的形状和尺寸具有的抵抗弯曲(变形)的能力.中性轴(z)通过横截面形心,垂直于外力作用平面(oxy).故oxyz 构成一直角坐标系.如果我们不计M 的正负和y 的正负,可得求б大小的公式)....(25-I=Myσ 由此式求出б的大小后,根据M 的正负很容易求知б的正负应为: 拉应力or 压应力(M >0时:上压下拉; M <0时:上拉下压)讨论:① 式(5—2)表明б∝y;б在中性轴为0;在上、下边沿б最大.假如中性轴z 为对称轴；(凸边受拉 ,凹边受压)a .线弹性材料：бmax ≤бpb .纯弯曲梁的弹性力学解表明平面假设在纯弯曲梁中成立。
