动态应力的测量实验

应力测量方法有多种，其中包括电阻应变测量法。

此外，还有光弹性方法、X射线衍射法、中子衍射法、超声法、脆性涂层法、压痕法、磁测法、云纹干涉法、莫尔条纹法等方法。

电阻应变测量法：这种方法利用电阻应变计测量技术，不仅可以用于模型实验，也可以在线进行应变、应力、压力等力学的测量。

其实际应用效果较好，还可以进行远距离应变遥测，利用此技术可制成相应的传感器和测力装置。

光弹性方法：这是光测法的一种，通过光弹性效应来测量应力。

它适用于解决扭转和轴对称的问题，还可以研究应力传播和热应力的动态过程。

X射线衍射法：利用X射线的衍射现象来测量应力。

通过测量衍射角的变化，可以推断出材料内部的应力状态。

超声法：通过超声波在材料中的传播特性来推断应力状态。

不同应力状态下的材料，超声波传播速度会有所变化，从而可以反演出应力状态。

以上各种方法各有特点，电阻应变测量法操作简单，适用于各种环境和条件；光弹性方法直观性强，适用于透明材料；X射线衍射法和超声法非接触、无损，但设备复杂，数据处理难度较高。

请根据具体需求和条件选择合适的方法。

应力与应变测量方法及应用应力与应变测量是工程学中非常重要的分析方法，能够帮助工程师评估材料和结构在外部力作用下的性能表现。

本文将介绍一些常用的应力与应变测量方法及其应用。

一、应力与应变测量方法1. 电阻应变计法电阻应变计是最常用的应变测量方法之一。

应变计的基本原理是应变导致电阻变化，通过测量电阻变化来间接测量应变。

常见的电阻应变计有金属应变计和半导体应变计。

金属应变计主要适用于动态应变测量，而半导体应变计适用于静态及高温应变测量。

电阻应变计的优点是精度高、灵敏度高，但也有一些限制，比如灵敏度容易受到温度的影响。

2. 光弹性法光弹性法是一种通过利用光的干涉原理来测量应力和应变的方法。

光弹性法常用的设备有两种，一种是维尔贝克(Disc-more)干涉条纹法，另一种是技巧干涉条纹法。

这两种方法都是基于光束的干涉现象，通过观察并记录干涉条纹的变化来推算出应力和应变的分布情况。

光弹性法的优点是非接触性，适用于复杂形状和高温等特殊条件下的应变测量。

3. 应变片法应变片是利用压电效应材料制成的一种应变测量器件，常用的应变片有金属应变片和陶瓷应变片。

应变片通过自身形变来实现应变的测量，通过测量应变片的电荷输出或形变量的变化来推算应变。

应变片法的优点是响应速度快、测量范围广，适用于各种应变测量场景。

二、应力与应变测量的应用1. 材料性能评估与选择应力与应变测量可以帮助工程师评估材料的力学性能，并为材料的选择提供依据。

通过测量应力和应变，可以计算出弹性模量、屈服强度、断裂韧性等重要参数，从而判断材料是否满足工程设计要求。

2. 结构设计与优化在结构设计中，应力与应变测量可以帮助工程师评估结构的稳定性和安全性。

通过测量结构内部的应力分布和应变变化，可以发现潜在的结构问题，并进行必要的优化和改进，从而提高结构的可靠性和性能。

3. 动态加载分析应力与应变测量在动态加载分析中也有广泛的应用，可以用于研究冲击、爆炸、振动等动力载荷下的材料和结构响应。

真实应力-真实应变曲线的测定一、实验目的1、学会真实应力-真实应变曲线的实验测定和绘制2、加深对真实应力-真实应变曲线的物理意义的认识二、实验内容真实应力-真实应变曲线反映了试样随塑性变形程度增加而流动应力不断上升，因而它又称为硬化曲线。

主要与材料的化学成份、组织结构、变形温度、变形速度等因素有关。

现在我们把一些影响因素固定下来，既定室温条件下拉伸退火的中碳钢材料标准试样，由拉力传感器行程仪及有关仪器记录下拉力-行程曲线。

实测瞬间时载荷下试验的瞬间直径。

特别注意缩颈开始的载荷及形成，缩颈后断面瞬时直径的测量，然后计算真实应力-真实应变曲线。

σ真＝f（ε）＝B·εn三、试样器材及设备1、60吨万能材料试验机2、拉力传感器3、位移传感器4、Y6D-2动态应变仪5、X-Y函数记录仪6、游标卡尺、千分卡尺7、中碳钢试样四、推荐的原始数据记录表格五、实验报告内容除了通常的要求（目的，过程……）外，还要求以下内容：1、硬化曲线的绘制(1)从实测的P瞬、d瞬作出第一类硬化曲线（σ-ε）(2)由工程应力应变曲线换算出真实应力-真实应变曲线(3) 求出材料常数B 值和n 值，根据B 值作出真实应力-真实应变近似理论硬化曲线。

2、把真实应力-真实应变曲线与近似理论曲线比较，求出最大误差值。

3、实验体会六、实验预习思考题1、 什么是硬化曲线？硬化曲线有何用途？2、 真实应力-真实应变曲线和工程应力应变曲线的相互换算。

3、 怎样测定硬化曲线？测量中的主要误差是什么？怎样尽量减少误差？附：真实应力-真实应变曲线的计算机数据处理一、 目的初步掌握实验数据的线性回归方法，进一步熟悉计算机的操作和应用。

二、 内容一般材料的真实应力-真实应变都是呈指数型，即σ=B εn 。

如把方程的二边取对数：ln σ＝lnB+nln ε，令 y ＝ln σ；a ＝lnB ；x ＝ln ε 则上式可写成y ＝a+bx成为一线性方程。

在真实应力-真实应变曲线试验过程中，一般可得到许多σ和ε的数据，经换算后，既有许多的y 和x 值，在众多的数值中如何合理的确定a 和b 值使大多数实验数据都在线上，这可用最小二乘法来处理。

一、实验目的1. 掌握动应变测量的基本原理和方法。

2. 熟悉动应变仪器的操作和数据处理。

3. 通过实验，了解动应变在工程中的应用及其重要性。

二、实验原理动应变测量是通过测量物体在动态载荷作用下的形变来评估其应力状态的一种方法。

本实验采用惠斯登电桥原理，利用应变片和应变仪进行测量。

当物体受到动态载荷时，应变片将产生相应的应变，通过电桥电路将应变转换为电压信号，再由应变仪进行放大和数据处理。

三、实验仪器1. 微型计算机2. 动应变仪3. 桥盒4. 应变片及其附件5. 动态载荷发生器四、实验内容1. 应变片粘贴：- 选择与桥盒内置电阻相匹配的应变片。

- 用砂纸打磨钢片表面测点，使测点表面平整、光洁，并做清洁处理。

- 用胶水把应变片和转接片贴到测点上，尽量使应变片与被测物紧密贴合。

2. 电桥联线：- 将应变片接入电桥电路中，按照惠斯登电桥原理进行联线。

- 确保电路连接正确，无短路或开路现象。

3. 动态载荷施加：- 启动动态载荷发生器，施加动态载荷于被测物体。

- 通过应变仪实时监测应变信号。

4. 数据采集与处理：- 打开应变数据采集程序，设置应变量程、滤波频率等参数。

- 进行数据采集，记录应变信号。

- 对采集到的数据进行处理，包括滤波、放大、积分等。

5. 结果分析：- 分析应变信号，计算应变值。

- 结合被测物体的材料性能和结构特点，评估其应力状态。

五、实验结果本次实验成功采集到了被测物体在动态载荷作用下的应变信号，并对其进行了分析。

实验结果表明，应变值与载荷成正比，符合惠斯登电桥原理。

六、思考题1. 如何提高动应变测量的精度？2. 动应变测量在工程中的应用有哪些？3. 如何根据应变信号判断被测物体的应力状态？七、实验总结本次实验成功实现了动应变测量，掌握了动应变测量的基本原理和方法。

通过实验，加深了对应变信号分析的理解，为今后在工程中应用动应变测量技术奠定了基础。

八、注意事项1. 在粘贴应变片时，要注意使其与被测物体紧密贴合，避免出现气泡或翘曲现象。

土木工程应力应变量测技术一般是指在建构筑物施工过程中，如钢结构安装、卸载、改造、加固，混凝土浇筑等过程，采用监测仪器对受力结构的应力变化进行监测的技术手段，在监测值接近控制值时发出报警，用来保证施工的安全性，也可用于检查施工过程是否合理。

常见的应力测试方法应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。

一般通过采集应变片的信号，而转化为电信号进行分析和测量。

应力测试一般的方法是将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。

很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。

应变片其实就是应用了这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。

一般应变片的敏感栅所使用的是铜铬合金材料，这种材料其电阻变化率为常数，它与应变成正比例关系。

我们通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。

然后不同的仪器，可以将这种电压的变化转化成可以测量的数据。

对于应力仪或者应变仪，关键的指标有：测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。

并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。

应力应变测试目前常用的仪器就是盲孔法、磁测法，一个有损，一个无损。

盲孔法是目前应用较为广范的一种高精度的应力检测方法如华云HK21A或HK21B,无论是实验室中使用，还是现场施工，盲孔法都能准确测量应力的大小，从而推进实验进程或者进行工艺改进。

磁测法适用于对应力值检测比较严苛，精密工件或高价值工件不允许做破坏性检测的情况。

比如科研、军工航天等行业。

目前还有更先进的动态应力应变检测仪，全自动梯度应力检测仪等。

目前应力测量水平多半受限于表层测量，SCGS20这样的仪器可以实现材料深度方向的梯度应力精准测量及工件整体的应力分析，全自动编程控制钻孔装置，梯度方向自动进给，高精显微定位，更加精准。

在当今土木工程行业中,应力应变测量广泛地应用于建筑、铁路、桥梁、交通、大坝等结构上。

第1篇一、实验目的本实验旨在研究混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等，以期为混凝土结构设计提供理论依据。

二、实验原理混凝土动态性能实验主要基于霍普金森压杆（SHPB）试验方法。

SHPB试验方法是一种非破坏性试验方法，通过高速加载使试件在极短时间内承受高应变率下的动态载荷，从而研究混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能。

三、实验材料1. 混凝土试件：采用C30级混凝土，试件尺寸为100mm×100mm×100mm，分别进行抗压、抗拉、抗剪试验。

2. 加载设备：霍普金森压杆试验机，加载速度范围为10～100m/s。

3. 测量设备：高速数据采集系统、应变片、力传感器等。

四、实验步骤1. 准备试件：将混凝土试件切割成100mm×100mm×100mm的立方体，试件表面磨光，确保试件尺寸和形状符合要求。

2. 安装试件：将试件放置于试验机的加载平台上，确保试件中心与加载平台中心对齐。

3. 连接传感器：将应变片和力传感器安装在试件上，确保传感器与试件连接牢固。

4. 设置试验参数：根据试验要求设置加载速度、应变率等参数。

5. 进行试验：启动试验机，使试件在高速加载下承受动态载荷，记录试验数据。

6. 数据处理与分析：对试验数据进行处理和分析，得出混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能。

五、实验结果与分析1. 抗压强度实验结果表明，C30级混凝土在不同动态载荷作用下的抗压强度随应变率的增加而降低。

在应变率为10m/s时，抗压强度为50.2MPa；在应变率为100m/s时，抗压强度为45.6MPa。

这说明混凝土在高速加载下抗压强度有所降低，且应变率对其抗压强度有显著影响。

2. 抗拉强度实验结果表明，C30级混凝土在不同动态载荷作用下的抗拉强度随应变率的增加而降低。

在应变率为10m/s时，抗拉强度为2.8MPa；在应变率为100m/s时，抗拉强度为2.5MPa。

第27卷　第5期爆炸与冲击Vol.27,No.5 2007年9月EXPLOSION AND SHOC K WAV ES Sept.,2007　文章编号:100121455(2007)0520411205PV DF应力测量技术及在混凝土冲击实验中的应用3巫绪涛1,2,胡时胜2,田　杰2(1.合肥工业大学工程力学系,安徽合肥230009;2.中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室,安徽合肥230026) 摘要:介绍了使用PVDF(polyvinylidene fluoride,聚偏二氟乙烯)应力计的应力直接测量技术。

在SHPB装置上进行自制PVDF应力计动态压电系数的标定实验,分析了应力集中、横向泊松效应、摩擦效应对PVDF应力计信号及动态压电系数的影响。

用PVDF应力计进行了混凝土的冲击压缩实验。

利用混凝土前后端面PVDF应力计信号分析了实验过程中混凝土试样的应力均匀性。

与应变计直测应变技术相结合得到了混凝土的动态应力2应变关系。

关键词:爆炸力学;应力直接测量技术;SHPB实验;PVDF应力计;混凝土 中图分类号:O347.4 国标学科代码:130・35 文献标志码:A1　引　言 1969年H.Kawai[1]发现PVDF薄膜经过拉伸和高电压极化后呈现强压电性。

此后数十年间, PVDF压电薄膜引起国内外学者的极大关注。

为了获得性能稳定的PVDF压电薄膜,F.Bauer[2]于1986年提出制造PVDF压电薄膜的循环极化法,大大促进了PVDF压电传感器的研制与工程应用。

目前,国内外对PVDF应力计的应用主要在动态测试方面。

R.A.Grahamhe和F.Bauer等[3]在气炮上对PVDF应力计的最大使用压力进行了研究,发现20GPa以下可以达到很好的测试精度,最大可以达到35GPa,但有轻微失真。

F.Bauer等[4]还首次将PVDF应力计运用于SHPB实验中。

R.E.Setch2 ell[5]利用平面碰撞构造出具有不同加载速率的加载波形对PVDF应力计进行了冲击测试,发现PVDF 应力计测试信号与给定波形吻合很好,从而证明PVDF动态应变常数的标定不受加载速率的影响,能够用于复杂应力率情况。