4 应变测试技术

ipc-jedce 9704应力应变测试方法指导在电子行业中，应力与应变测试是非常重要的质量控制工具。

IPC-JEDCE9704是一项关于应力应变测试方法的指导标准，旨在确保电子设备在使用期间能够承受各种应力。

本文将详细介绍IPC-JEDCE9704标准的内容，并提供一步步的思考来指导应力应变测试。

一、IPC-JEDCE9704标准概述IPC-JEDCE9704标准是由IPC（协会电子工业组织）制定的应力应变测试方法指导。

该标准分为多个部分，包括应力应变测试的背景和目的、测试方法的选择和实施、测试样本的准备、测试数据的分析等内容。

遵循IPC-JEDCE9704标准进行应力应变测试可以提高产品的可靠性以及延长使用寿命。

二、测试方法选择和实施1. 确定测试目的：在进行应力应变测试之前，需要明确测试的目的，比如确定产品是否能够应对振动、温度变化或机械冲击等应力。

2. 测试方法选择：根据实际需求选择合适的测试方法，如振动测试、温度循环测试、机械冲击测试等。

不同的测试方法适用于不同的应力场景。

3. 测试参数设定：根据测试方法的要求，设定合适的测试参数，如振动频率、温度范围、冲击强度等。

这些参数应根据实际应用环境进行选择，以确保测试结果具有可靠性和实用性。

4. 测试设备准备：准备好所需的测试设备，包括振动台、温度槽、冲击台等。

确保测试设备符合相关标准，并具备足够的性能和精度，以保证测试的准确性。

5. 测试样本准备：根据测试方法的要求，准备好测试样本。

样本的选择应该具有代表性，并符合实际使用条件。

可以根据实际情况，选择一些典型的电子元件或产品进行测试。

三、测试数据分析1. 数据采集：在进行测试时，需要准确地采集测试数据，包括应变力、应变位移、振动频率、温度变化等参数。

采集数据的方法包括传感器安装、数据记录仪设置等。

2. 数据分析：根据采集到的测试数据，进行相应的数据分析。

可以使用统计方法、图表分析等手段来分析数据，寻找潜在的问题或异常，并进行相关的改进措施。

⑵ε:σ=Eε=Mh/2I f=ML2/3EI ε=3hf/2L2 =0.0005 ⑶K: K=△R/R/ε=2.0
① ②
2、电阻应变片的构造
敏感栅：用金属材料或半导体材料制成的单丝或栅状丝。 基底:纸基和胶基 覆盖层 引出线
电阻应变片构造示意图 1.引出线 2.敏感栅 3.覆盖层 4.基底层
3、电阻应变片的种类及分类
按敏感栅所用材料分类：金属电阻应变片（金属 丝式应变片、箔式应变片、薄膜应变片）和半导 体应变片； 按敏感栅结构的形状分类： 单轴和多轴（应变花） 按应变片的工作温度： 低温片（低于-30℃）、常温片（-30～60℃） 中温片（60～350℃）、高温片（350℃以上） 按基底材料：胶基和纸基

三、应变测试技术
为什么要进行结构应变测试
在外力作用下，工程结构内部产生应力，不同部 位的应力值是评定结构工作状态的重要指标，也 是建立结构理论的重要依据。 但是，目前直接测定构件截面的应力值还没有较 好的方法，一般方法是先测定应变，而后通过 σ=Eε的关系间接测定应力，或由已知的σ-ε 关系曲线查得应力。 应变量测在工程结构试验量测中有极其重要的地 位。应变量测往往还是其他物理量量测的基础。
第三章 结构静载试验
结构静载试验是最常规的试验之一。静载试验 中使用的仪器、仪表和设备可分为加载设备、测试 元件和仪表、放大仪和记录仪等仪器设备。试验中 观测的物理量为力、位移、应变、温度、裂缝宽度 与分布、破坏或失稳形态等。 一、静载试验加载设备 二、试验装置的支座设计 三、应变测试技术 四、静载试验用仪器仪表 五、静载试验准备与实施 六、结构静载试验示例
（二）电测法
电测法（非电量的电测技术） 在测量过程中，常将某些物理量（如长度）发生 的变化，先变换为电参量的变化，然后用量电器 进行量测，这种方法称为电测法。 在结构试验中，因结构受外荷载或受温度及约束 等原因而产生应变，应变为机械量（即非电量） ，用量电器量测非电量，首先必须把非电量（应 变）转换成电量的变化，然后才能用量电器量测 。量测由应变引起的电量变化称为应变电测法。

圆环 平均直径。
A或B处的应变：
54Fd 100bh2E
力作用点相对挠度：y 18Fd3 1000EJ
式中，J—惯性矩。 最低自振频率：
f
0
10.72 2πd 2
EJ
A
式中，A—圆环截面积。
应变片电测技术具有以下优点： ①非线性小，电阻的变化同应变成线性关系。 ②应变片尺寸小（我国的应变片栅长最小达
0.178mm），重量轻（一般为0.1~0.2g），惯 性 小，频率响应好，可测0-500kHz的动态应 变。 ③测量范围广，一般测量范围为10~10-10量级的 应变。 ④误差小，整个测量系统的误差可控制在1%以内。 ⑤可在各种复杂或恶劣的环境中进行测量。
悬臂梁为具有一个固定端，另一端处于自由状 态的弹性元件 。
等截面梁
悬臂梁 等强度梁
（1）等截面梁
图8-2 等截面梁
作用力F与梁上某一位置处的应变关系可用下式表
示：
x
6F(l x) Ebh2
式中，εx—距支点x处的应变值； l—梁的长度；
x—梁上某一位置距支点的距离；
E—梁材料的弹性模量；
b—梁的宽度；
Sn ↑→K ↓→fn↓ fn ↑→K ↑→Sn↓
弹性敏感元件材料选择：
弹性敏感元件在传感器中直接参与变换和测量， 要求弹性元件的材料需保证具有良好的弹性特性， 足够的精度及稳定性，在长期使用中温度稳定性要 好。
基本要求有： 1）弹性滞后要小； 2）弹性模量的温度系数要小； 3）线膨胀系数要小且稳定； 4）弹性极限和强度极限要高； 5）具有良好的稳定性和耐腐蚀性； 6）具有良好的机械加工和热处理性能。
当α=0时，力F在轴向产生的应力和应变为
F A

应变测试方法电阻应变测试1.电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应力—应变关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。

用电阻应变片测量应变的过程：2.分类：（1）静态测量：对永远恒定的载荷或短时间稳定的载荷的测量。

（2）动态测量：对载荷在2～1200HZ范围内变化的测量。

3.电阻应变测量方法的优点（1）测量灵敏度和精度高。

其最小应变读数为1με（微应变，1με=10-6 ε）在常温测量时精度可达1~2%。

（2）测量范围广。

可测1με~20000με。

（3）频率响应好。

可以测量从静态到数十万赫的动态应变。

（4）应变片尺寸小，重量轻。

最小的应变片栅长可短到0.178毫米，安装方便，不会影响构件的应力状态。

（5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。

（6）可在各种复杂环境下测量。

如高、低温、高速旋转、强磁场等环境测量。

4.电阻应变测量方法的缺点（1）只能测量构件的表面应变，而不能测构件的内部应变。

（2）一个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的应变，而不能进行全域性测量。

电阻应变片1.电阻应变片的工作原理由物理学可知：金属导线的电阻率为当金属导线沿其轴线方向受力变形时（伸长或缩短），电阻值会随之发生变化（增大或减小），这种现象就称为电阻应变效应。

将上式取对数并微分，得：2.电阻应变片的构造电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组成。

其构造如图所示L R=A ρdR d dL dA R L A ρρ=+-dR d (12)R ρμερ=++3.电阻应变片的分类电阻应变片按敏感栅材料不同可分为金属电阻应变片和半导体应变片。

其中金属电阻应变片分为：(1)丝绕式应变片:敏感栅是用直径为0.01~0.05毫米的铜镍合金或镍铬绕制而成。

优点：基底、盖层均为纸做成，价格便宜，易安装。

缺点：其横向效应大，测量精度较差，应变片性能分散。

(2)短接式应变片:将金属丝平行排成栅状，端部用粗丝焊接而成。