现代固体实验技术实验2应变片K.H值和材料E. 值的测量
固体实验技术实验报告
应变片K 、H 值和材料E 、Mu 值的测量 班级 工程力学1401 1.1 实验原理 1、温度补偿 见课件。 2、应变片横向效应
垂直于应变片主轴的应变因应变片敏感栅横向过渡段的存在而引起应变片电阻的变化，从而导致应变片灵敏度系数的下降。为了减小横向效应，常采用箔式电阻应变片。实际应变片一般都存在横向效应，好的应变片在设计时尽量降低横向效应。一般而言，横向效应在测试时的影响比较小，然而在某些应变测量中，会产生较大的误差，这时要根据横向效应对测量结果进行修正。
具体理论推导见课件，对纯弯梁实验，如设一对轴向片和横向片分别为1和2，应变片输出可以表示为
⎛∆R ⎫ ⎪=K 仪ε1仪=K Z εZ +K H εH
R ⎝⎭1⎛∆R ⎫ ⎪=K 仪ε2仪=K Z εH +K H εZ ⎝R ⎭2
其中：εZ 为平行于应变片主轴的应变；εH =-μεZ 为垂直于应变片主轴的应变；K Z 为纵向灵敏系数；K H 为横向灵敏系数。则横向效应系数为： H =
K H
Z
由以上两式相除可得：
ε1仪K Z εZ +K H εH 1-μH
==ε2仪K Z εH +K H εZ H -μ由此可以求得：
H =
ε2仪+με1仪
⨯100%
ε1仪+με2仪
3、应变片灵敏度系数K 的标定
当应变片安装在单向应力状态试件表面且其轴线和应力方向平行时，其电阻变化率与轴向应变之比即为应变片灵敏度系数： K =
∆R
R
x
由等弯矩梁实验测得（这里仪器指示应变仅指四分之一桥）：
∆R
R
=K 仪ε仪
而K 计算式中应变则由测得的梁中点挠度
f 0计算得到：
εx =f 0h
2
其中h 为梁厚度，l 为梁跨距的一半。由此可以得到：
K =
K 仪ε仪l 2
f 0h
一般标定应变片应从同一批相同工艺生产的片子中抽样1%（不少于6片），并取测量均值作为这一批应变片的灵敏度系数：
1n
=∑K i
n i =1
4、钢材弹性模量E 的测量 单向应力状态下
E =σx ，其中应力可按材料力学理论公式σ=M 来计算，其中
W =bh 2为抗弯截面模量，b 为矩形截面宽，h 为矩形截面高，εx 为轴向应变片测量值的
平均值。
5、钢材泊松比的μ测量
由每一对横向和轴向应变测量值来计算材料的泊松比：
μi =εyi
1n
=∑μi
εxi n i =1 ， 则
1.2 实验目的
1、熟悉静态应变仪和百分表等的使用，掌握接桥以及温度补偿方法； 2、测量应变片的灵敏度系数以及横向效应系数； 3、测量材料的弹性模量和泊松比。 1.3 实验仪表与器材 1、静态电阻应变仪 2、钢制等弯矩梁台架及砝码 3、万用表
4、游标卡尺，卷尺等 5、百分表
1.4 实验方法与步骤
1、测量和记录等弯矩梁的集合尺寸a （力臂长），b ，h ，l ；
2、正确安装等弯矩梁及其台架，完成仪器和桥路连接（其中测量2为多点公共补偿，3和4为全桥，5为半桥）；
3、仪器开机并预热10分钟后，在P 0=9.8N 下调平衡，百分表调零；； 4、分级加载（∆P =19.6N ，
P MAX =68.6N (7Kg ) ）并记录相应的f 值和εx 值；重复实验
两次，取线性度最好的一次作为结果数据，并以最后一级的数据作为计算数据。 1.5 实验报告 1、 实验装置与布片
2、 数据记录
尺寸参数见上图。
表格中无特殊说明时，应变单位取
，载荷单位取kg ，挠度单位取mm 。由于贴片的
关系，缺少一片横向片。故测量二、测量五数据较少。 测量二
测量三、四（数据共用）
测量五
3、 测量值计算
泊松比：由于只有一对横向片与纵向片，因而只取一组数据，不求平均。第二次实验线性度较好。
灵敏度系数：第二次实验线性度较好。
杨氏模量：第二次实验线性度较好
横向效应系数：第一次实验线性度较好。
4、 思考与拓展
a) 讨论用这种方法测量应变片横向效应系数以及灵敏度系数的结果以及误差根源。 计算所得的横向效应系数很小，而灵敏度系数在所给的范围之内。
横向效应系数的误差来源于两方面，一方面实验原理中近似梁为纯弯曲，但是实测结果表明应力分布并不均匀。另一方面，计算横向效应系数是用到了泊松比，但是在计算泊松比时没有考虑横向效应的影响。
b) 用加长敏感栅长度或者栅线数的方法改变敏感栅的电阻值，能否改变应变片的灵敏
度系数？能否改变横向效应系数？为什么？
灵敏度系数不变，因为根据公式，灵敏度系数不会随敏感栅长度或者栅
线数变化而变化。同理，横向效应系数取决于横向和纵向灵敏度系数，两者都不随长度而改变，因而也不变。