桥路与弯曲应力实验(工程力学)

材料力学电测实验部分 桥路与弯曲实验航天航空学院工程力学系 一 实验目的 测定矩形梁在三点弯曲条件下的应力分布规律 并与理论值进行比较 利用已有布片方案进行各种组桥 并比较不同组桥方式的测量结果 学习提高测量灵敏度的方法 初步掌握电阻应变仪的使用方法及电子拉力机的操作 1 2 4 5 6 8 9 截面 应力分布图 单向应力状态 9个测点 h P 实验方法测试 3 7 E 电阻片的工作原理 金属丝的电阻应变效应电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理学原理工作的 由物理学可知 导线电阻的表达式 将电阻应变片粘贴在受载构件上 当受到拉伸 压缩时金属丝长度将发生变化 造成电阻值发生变化 由实验可知 当变形在一定范内 线应变与电阻变化率之间存在线性关系 即 应变仪 目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化 四臂电桥如图所示 电桥的加减特性 式中 1 2 3 4分别代表应变片R1 R2 R3 R4所感受的应变值 应变仪工作原理 电桥 引起应变片产生应变的因素 机械变形 温度变化 T 半桥 全桥 对臂 单臂 1 28 9工作片 YE2539高速静态应变仪 电源总开关 电源插座 测量单元 共六组 地线 应变测量单元 测量单元编号 电源开关 公共补偿片通道 测量通道 每个单元各有10个通道 0 9 一个通道放大图 共用补偿的单臂测量 B与B 必须短接 工作片分别接在各个通道的A B接线端子上 温度补偿片接在B C上或接在公共补偿通道上 单臂 A B 通道介绍 半桥 对臂 全桥 要求B与B 断开 即将短接片抽开 每个通道都是一个独立的惠斯通电桥 可以组等桥路 一个通道放大图 半桥 对臂 全桥 启动测试系统软件 用鼠标双击该图标 联机参数设置界面 联机后 计算机自动检测到的测量单元编号 2 08 R R k 选择与接线相对应的组桥方式 1 1公用补偿的 桥1 2半桥1 4对臂1 5全桥 检查通道是否接通读取初始值 通道清零 自动平衡 接好导线 初载500N 测量界面 扫描采样 按钮 500N 5500N 扫描采样 参数设置 自动平衡清零 扫描采样 二 实验装置简图 跨度L 支点到截面距离l要校准 宽度b 高度h 自己量测 贴片间距8mm 其中上下片距边缘4mm 五 原始数据 矩形截面梁的几何尺寸 自己测量 跨度 截面到支座的距离校准并记录 钢材的弹性模量 2 06 105MPa 钢材的泊桑比 0 28 应变片灵敏系数 2 08 初载荷P0 500N 末载荷PN 5500N 加载速度 0 05 2mm min P 5000N 三 实验内容及步骤 测量矩形截面梁的尺寸 将梁某一截面上的9枚应变片按共用补偿的1 4桥方式接线 按从上到下的顺序 测试500N 5500N 各测点的应变值 要求不少于2遍有效差值 即 两遍误差小于5 采用梁上表面2枚应变片以及下表面2枚应变片进行组桥 要求半桥 对臂 全桥中至少选择两种桥路进行组桥 测试组桥后的应变值 按指导书要求写 两周内交至3112对面报告柜 1 将所有测量数据表格化 2 用实验数据计算三点弯曲梁测试截面上的应力 画出应力沿试件高度的分布图 3 理论计算三点弯曲梁测试截面上的应力 与实验应力比较误差 分析主要误差来源 4 给出实验结论 5 观察组桥得到的应变读数是单臂测试值的几倍 为什么 6 实验的体会及对实验的意见 7 回答2 3个思考题 四 实验报告要求 单臂测量的操作步骤 按顺序将试件上粘贴的各个应变片 工作片 接到每个通道的AB接线端上 BB 为短接状态 将温度补偿片接到公共端 运行软件 自动检测联机状态 在参数设置界面 设置各测量点连接形式为应变1 1和设置各测量点灵敏系数K 2 08等参数 在初始载荷时先在自动平衡状态按 自动平衡 显示测量的自动平衡结果 数值小于19999 接线正常 正式实验 在初载500N时 自动平衡 然后转到测量状态 按 扫描采样 采样一次 显示零点 小于5 正常 大于5 检查导线是否接紧 在末载5500N时 直接 扫描采样 测量末载应变值 实验时随时抄下采集的数据 平衡数据不抄 思考题 1 用梁上表面1 2两枚电阻片组成半桥测量会得到什么结果 为什么 2 用1 9两枚电阻片组成对臂测量时测量结果如何 为什么 3 如果载荷P与矩形梁的中性轴不垂直时 对测量结果有什么影响 如何