结构试验中应变测量方法的比较和误差分析与研究开题报告

内容：

1.了解应变测试在结构中的意义，主要是查阅相关教材，文献，和研究论文；了解结构实验中常用的应变测试方法，主要是测试原理。

2.初步拟定测试方案，主要考虑：

⑴常见测试方法的精度，及其考虑因素：

①长线影响：传感器有两种常见的输入，输出接线方法，一种是四线制接法，一种是六线制接法，四线制接法的传感器对二次仪表无特殊要求，使用起来比较方便，但当电缆线较长时，容易受环境温度波动等因素带来的干扰影响，从而影响试验的准确性，六线制接法的传感器要求与之配套使用的二次仪表具备反馈输入接口，使用范围有一定的局限性，但不容易受环境温度波动等因素带来的干扰影响，在精密测量上有一定的优势。

②温度影响：用电阻应变片测量应变时，除能感受试件应变外，由于环境温度变化的影响，同样也能通过应变片的感受而引起电阻应变仪指示部分的示值变动，这种变动称为温度效应。温度使应变片的电阻值发生变化的原因有二：一是电阻丝温度改变时，电阻将随之改变；二是试件材料与应变片电阻丝的线膨胀系数不相等，但两者又粘合在一起，这样试件温度改变时，应变片中产生了温度应变，引起一个附加电阻变化。

⑵不同测试方法的比较：

①用伏安法测电阻时，由于电表精度的制约和电表内阻的影响，测量结果准确度较低，于是人们设计了电桥，通过平衡的比较的测量方法，而表征电桥是否平衡，用的是检流器示零法，只要检流器的灵敏度足够高，其示零误差即可忽略，标准电阻越准确，电桥法测电阻的精度就越高。

②3D全场应变及位移全场测量系统：用最佳的3D影像相关算法来提供机械试验的全场三维形状、位移及应变数据，只要白光照明，不需要严格的雷射干涉光路，采用数字图像相关方法(DIC) ，即对待测物体拍摄变形前后两幅散斑场，软件将散斑场转成数字散斑场进行运算，可以量测真实物体的面内移动、实现非接触、全场性、及便于自动化。

3.给出实验结论，即测试过程中如何选择测试的方法。

计划：

2月21日~3月15日 应变测试的理论知识的系统学习；

3月16日~4月20日 试验阶段;:第一天我们考虑长线影响，第二天我们考虑温度对试验结果的影响；第三天我们采用惠思顿电桥法来做应变试验；第四天我们采用3D全场应变及全场位移测量系统做应变试验；

4月21日~4月27日试验结论的分析与整理；

4月28日~5月7日 论文撰写；

电测法的热点：

分辨率高；测量范围广，可满足应力梯度较大的应变测量；电阻片很容易大量粘贴使用；质量小，便于安装，不会干绕构件的应力状态；这是一个突出的优点；频率响应好，响应时间约为10-7 s；在高频动应变（冲击力及爆炸压力等）测量中具有很好的动态响应；可以在高温（800～1000℃）、低温（-100～-70℃)、高压(上万个大气压)、高速旋转(几千转／min～几万转／min)、核幅射等特殊条件下成功的使用，是一种使用方便、适用性强、比较完备的测试手段。但是它只能测结构物表面应变；现场测量受环境温度和湿度影响大；对应力集中的测量不够精确；粘贴工作量大；粘贴好的应变片较为脆弱，野外防潮、防损伤难度大；由于每次使用前需平衡、归零，无法长期观测，一般仅用于短期测试，无法应用于施工监控中；重复使用困难。

3D全场应变及全场位移系统的特点：

到目前为止，还没有任何一种应变量测工具可与相比。不像应变规需花费大量时间做表面的磨平及黏贴，量到的也只是一个点一个方向的数据；也不用像条纹干涉法，极度的敏感，使得操作环境需很严格的控制。该技术在室内室外均可使用，量测对象大小，理论上是没有限制，只要能取得影像，量测就可进行。该方法可得到数万至数十万以上的数据点，就像在被测物体表面贴上同样数目的虚拟应变规。因此，我们可以在一次的量测中就获得全场的变形数据，让研究人员或检测人员可以掌握更多的可分析信息。Vic-3D的量测方便又快速，不论被测物体大小，均只需几个步骤就可完成全场三维的变形量测。