何谓“应变”应变采集计量测控百科

对应变采集中的“应变”,结合泊松比及应力进行说明。

在考虑产品强度或结构时必须谈到的话题就是“应变”(ε)。

应变的单位

应变通过比率表示延长(收缩),因此没有单位。即作为“无名数”使用。但是,为了明确告知“这个数值表示的是应变”,需附带○○ST(strain的缩写)或○○ε(应变一般以希腊文字ε表示)。(与%或ppm相同的思路。)另外,由于应变表示的是小数值,以附带μ(即微,1 × 10-6)的方式表示微型应变(μST、με)。

对棒施加拉伸时直径会同时变细。延长(收缩)方向称为“纵向应变”,径向(=与外力垂直的方向)变化称为“横向应变”(εh)。

1)纵向应变表示物体的延长(收缩)方向上的比率

2)横向应变表示径向变化的比率

纵向应变与横向应变的比率称为“泊松比”,在一般金属材料中约为0.3。

ν=|εh/ε|...(式3)

那么,被拉伸的棒内部会产生怎样的作用力呢?被拉伸的棒内部会产生试图恢复原形的力(力的大小与拉伸力相同)。由于这种力的作用,停止拉伸后棒会恢复原状。

将此反作用力除以截面面积的值(换算成单位面积的值)称为“应力”(σ)。将外部拉伸力设为P(N)、截面面积设为a(m2)时的应力如下

应变有方向(符号)吗?

应变也有方向,将延长或收缩的方向以正/负符号表示。拉伸(延长):正 压缩(收缩):负

应变与应力的关系通过实验性方法算出。

以金属棒为例,轻轻弯折时金属棒会恢复笔直状态,但以强力弯折时会保持弯曲状态而无法恢复。能够恢复原状的弯曲量(应变量)称为弹性区,超过的部分称为塑性区,在弹性区,应力与应变呈线性关系,这就是“杨氏模量”,也叫“纵向弹性系数”,通常标注为“E”。只要知道杨氏模量(纵向弹性系数),就可以根据应变量计算应力。

σ=(由材料决定的常数E) × ε...(式5)

下面根据应变量计算应力=作用力。

拉伸图中所示的钢棒时,测出的应变设为485 μST,则应力计算如下。

条件:根据SS400的杨氏模量(纵向弹性系数)E=206 GPa 1 Pa=1 N/m2(式5),及σ=E × ε=206 GPa × 485 μST=(206 × 109) × (485 × 10-6)=99.9 MPa(式4),P=σ × a=99.9 MPa × (0.01 m × 0.01 m)=(99.9 × 106) × (1 × 10-4)=9.99 kN=约10吨可知拉伸力约为10吨。

应变片利用金属伸缩时电阻值发生变化的原理。

将原电阻值设为R(σ),电阻变化量设为⊿R(σ),应变量设为ε时,该原理如下所示。

⊿R/R=比例常数K × ε...(式6)

比例常数K称为“应变系数”,由用于应变片的金属(合金)决定。另外,无负载时的应变片电阻一般为120 σ。在部分的应变采集中电阻值变化至多数σ,因此要想高灵敏度采集应变需要花费工夫。

应变的单位

下面根据应变量计算应力=作用力。以应变量为485 μST,应变片电阻值为120 σ,应变系数为2.00计算(式6)时,⊿R=2.00 × 485 μST × 120 σ=0.1164 σ,变化仅有0.1164 σ。变化如此甚微。

THE END
0.西安建筑科技大学高延性混凝土材料与结构研究所博士后招聘启事西安建筑科技大学高延性混凝土材料与结构研究所是国内最早从事高延性混凝土相关研究的单位之一。研究所从材料到构件,从构件到结构,从试验研究到工程应用,全面系统地开展了高延性混凝土材料与结构的基本理论和应用基础研究,尤其在高延性混凝土加固砌体结构方面取得了重要的研究成果,并已广泛应用于实际工程中,产生了良好的社会效益jvzquC41tui/zjzcv0kew7hp1ktgq86497533?=0jvs
1.浅谈框架结构的延性设计[摘要]为防止地震作用对房屋产生严重破坏,使房屋在中等地震作用下,允许部分结构构件屈服进入弹塑性,大震作用下,结构不能倒塌,抗震结构的构件需要延性,抗震结构应该设计成延性结构,利用结构的变形能力抵抗地震作用。必须设计强柱弱梁、强剪弱弯、强节点的框架和延性的梁、柱构件。由于延性比的要求不能定量确定,需要通过jvzq<84yyy4zwnvkmct/exr1iqth{nxjglomy8:7;:4ivvq