材料力学实验PPT课件.ppt

材料力学 实验 力学性能试验一 拉伸试验二 压缩试验三 扭转试验 应力分析实验电测法基本原理四 弯曲正应力实验五 薄壁圆筒的弯扭组合变形 1 一 试验目的 1 测定低碳钢拉伸弹性模量E 2 测定低碳钢拉伸力学性能 ss sb d y 3 测定灰铸铁抗拉强度sb 二 试验仪器 1 万能材料试验机 2 引伸仪 3 游标卡尺 拉伸试验 2 三 试样 1 材料类型低碳钢 灰铸铁 2 标准试样 塑性材料的典型代表脆性材料的典型代表 标距 等截面测试部分长度 尺寸符合国标的试样 拉伸试验 3 拉伸试验 1 圆形截面 2 矩形截面 l0 10d0 l0 5d0 或 4 四 试验原理 1 低碳钢拉伸弹性模量E 等量逐级加载法 拉伸试验 5 2 测定低碳钢拉伸机械性能 ss sb d y 屈服点 抗拉强度 伸长率 断面收缩率 拉伸试验 6 低碳钢拉伸试验现象 屈服 颈缩 断裂 tmax引起 拉伸试验 7 3 测定灰铸铁抗拉强度sb 抗拉强度 拉伸试验 8 一 试验目的 1 测定低碳钢压缩屈服点ssc 2 测定灰铸铁抗压强度sbc 二 试验仪器 万能材料试验机 三 试样 标准试样 粗短圆柱体 h0 1 3d0 压缩试验 9 四 试验原理 1 测定低碳钢压缩屈服点ssc 压缩屈服点 压缩试验 10 低碳钢压缩试验现象 低碳钢压缩变扁 不会断裂 由于两端摩擦力影响 形成 腰鼓形 压缩试验 11 2 测定灰铸铁抗压强度sbc 强度极限 灰铸铁压缩试验现象 tmax引起 压缩试验 12 一 试验目的 1 测定低碳钢切变模量G 2 测定低碳钢屈服切应力ts 抗切强度tb 3 测定灰铸铁抗切强度tb 二 试验仪器 1 扭转试验机 2 扭角仪 4 分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏情况 扭转试验 13 三 试样 1 测低碳钢G采用自制试样 2 测低碳钢ts tb 灰铸铁tb采用标准试样 扭转试验 14 四 试验原理 1 低碳钢切变模量G 等量逐级加载法 扭转试验 15 2 测定低碳钢屈服切应力ts 抗切强度tb 屈服切应力 抗切强度 扭转试验 16 低碳钢扭转试验现象 屈服 tmax引起 断裂 扭转试验 17 3 测定灰铸铁抗切强度tb 抗切强度 灰铸铁扭转试验现象 断裂 拉应力引起 扭转试验 18 电测法基本原理 1概述电测法优点 1 测量精度高 一个微应变10 6 2 传感元件小 最小标距可达0 2mm3 测量范围广 能适应高温 低温 高液压下远距离等 19 电测法基本原理 2电阻应变片 式中 Ks为为电阻丝灵敏系数 电阻应变片结构 20 电测法基本原理 应变片分类 丝绕式应变片 箔式应变片 半导体应变片 21 电测法基本原理 3应变电桥四臂电桥 惠斯顿电桥 22 电测法基本原理 电桥平衡条件 UBD 0 若四个应变片其初始电阻都相等 即 则电桥输出端电压为 23 电测法基本原理 整理后有 24 电测法基本原理 4电阻应变仪 电桥的作用是将应变片感受到的应变转变成为电压信号 但其信号较弱 电阻应变仪就是将微弱的电压信号放大再用应变量表示出来 还具有测力功能 25 电测法基本原理 电阻应变仪按应变的频率分为 静态电阻应变仪 静动态电阻应变仪 动态电阻应变仪和超动态电阻应变仪 两种常用的电阻应变仪是 平衡式电阻应变仪 也称零读式电阻应变仪 和数字电阻应变仪 26 电测法基本原理 测量电桥 A D转换器 CPU 低通滤波器 放大器 数字显示 数字电阻应变仪系统组成 27 BZ2008 A静态电阻应变仪操作面板 电测法基本原理 28 BZ2008 A静态电阻应变仪 电测法基本原理 29 测量电桥的接法 测量电桥的常见接法有 全桥接线法 电桥的四个桥臂都接粘贴于构件上的电阻应变片的情况 半桥接线法 电桥四个臂中的两个相邻两臂接电阻应变片 而其余相邻两臂接应变仪内部的标准电阻的情况 电测法基本原理 30 单臂接线法 电桥四个臂中只有一个臂接电阻应变片 其余三个臂都接应变仪内部的标准电阻的情况 公共端 电测法基本原理 31 电测法基本原理 温度补偿 将相同的应变片粘贴在材料和温度都与构件相同的补偿块上 下图a 将两个应变片都贴在同一构件上 且相互垂直 接半桥接线 下图b 32 电测法基本原理 a图中 b图中 33 矩形截面梁的纯弯曲 一 实验目的1 测定梁在纯弯曲的弯曲正应力 2 初步掌握电测方法 二 实验设备1 简易加载设备 2 电阻应变仪 3 矩形截面钢梁 34 矩形截面梁的纯弯曲 BZ8001多功能实验台 35 BZ2008 A静态电阻应变仪 电测法基本原理 36 矩形截面梁的纯弯曲 加载设备 压力传感器 37 矩形截面梁的纯弯曲 三 试验原理及方法单臂接线 测出荷荷作用下各点的应变 由胡克定律 E 38 矩形截面梁的纯弯曲 四 试验步骤及注意事项1 调节加力梁至两支座间的距离a 160mm 并保证加力梁上力的作用点与压头对称 2 开始测量前 仪器应预热15分钟 因此在接线前应将应变仪开关打开 3 将应变仪上的测力输入插头与力传感器连接 加载前先调零 39 矩形截面梁的纯弯曲 4 将5个测点的应变片引出线分别接入应变仪的5组接线端子的A B柱上 单臂接线 因设计了公共端 除第一组外 其余四组只需接B柱 为便于记录数据 在接线时 接线端子的数字顺序最好与应变片的排列顺序一一对应 5 设置应变仪的工作状态 对于单臂接线 1 4桥测量 按下列步骤进行 40 矩形截面梁的纯弯曲 设置 退出 选择 S1设定为10 S2设定为10 S3 S4 S5分别设定为K 2 08 S6设定为0 S7设定为10 S8 S9分别设定为1 平衡 设置 退出 移位 修改 41 矩形截面梁的纯弯曲 5 加初始荷载 建议加至30kg 即300N 6 按键测各点应变并记录 7 以后各次加载增加值建议为10kg 即100N 分别测定和记录各次荷载下的5个测点的应变值 手动 42 矩形截面梁的纯弯曲 五 数据处理及报告 1 测点应变增量的平均值 2 算出相应应力增量的测值 3 纯弯曲时各测点理论值 4 列表比较每一测点 并计算相对误差 43 薄壁圆筒的弯扭组合变形 一 实验目的1 测定管在扭弯组合下一点主应力 2 测定圆管在扭弯组合下的M和T 3 进一步掌握电测法 44 薄壁圆筒的弯扭组合变形 二 实验设备1 简易加载设备 2 电阻应变仪 3 计算机 45 薄壁圆筒的弯扭组合变形 弯扭组合变形加载装置 46 薄壁圆筒的弯扭组合变形 三 实验原理 47 薄壁圆筒的弯扭组合变形 48 薄壁圆筒的弯扭组合变形 1 确定主应力和主方向 主应变由下式计算 49 薄壁圆筒的弯扭组合变形 两个互相垂直的主方向为 如测得了主应变 对于线弹性各向同性材料 其主应力可由广义胡克定律求得 50 薄壁圆筒的弯扭组合变形 实测时由右图所示应变花 可分别测得三个方向的线应变 51 薄壁圆筒的弯扭组合变形 因为有 由上式解得 52 薄壁圆筒的弯扭组合变形 将上式代入主应变公式得主应变为 主方向为 53 薄壁圆筒的弯扭组合变形 2 主应力和主方向的理论值 按平面应力状态分析得到 内力 应力 s1 s2 s3 a0 54 薄壁圆筒的弯扭组合变形 3 测定弯矩 55 薄壁圆筒的弯扭组合变形 半桥接线 56 薄壁圆筒的弯扭组合变形 57 薄壁圆筒的弯扭组合变形 4 测定扭矩 58 薄壁圆筒的弯扭组合变形 全桥接线 圆管受纯扭转时 m点的应变片a c及m 的应变片a c 都沿主应力方向 四枚应变片的应变数值相同且等于主应变 59 薄壁圆筒的弯扭组合变形 由广义胡克定律可知主应力为 扭转时的主应力在数值上等于切应力 故有 60 薄壁圆筒的弯扭组合变形 由以上两式可求得扭矩T为 在弯扭组合中 弯矩对四枚应变片所产生的应变在全桥电路中会相互抵消 故仍可视为扭转变形 61 薄壁圆筒的弯扭组合变形 四 试验步骤及注意事项1 将应变仪上的测力输入插头与弯扭组合实验用的力传感器连接 加载前先调零 2 主应力测定 将m点处的直角应变花的三个应变片的引出线按a b c顺序分别接入应变仪的3组接线端子的A B柱 接线方法同纯弯曲实验 按单臂接线方式设置电阻应变仪的工作状态并平衡后 加载测量 62 薄壁圆筒的弯扭组合变形 3 弯矩M的测定 将m点处的直角应变花的b片引出线接入接线端子的A B柱 将m 点处的直角应变花的b 片引出线接入接线端子的B C柱 应变仪需重新进行设置 S1设定为0 S2设定为10 S3 S4 S5分别设定为K 2 08 S6设定为0 S7设定为10 S8