材料力学实验绪论课

材料力学实验绪论课 工程力学系材料力学实验室电测室 一 学生实验课守则 学生进入实验室应遵守实验课守则 实验时应严肃认真 保持课堂安静 实验课前必须预习实验指导书 未经预习不得进行实验 爱护机 仪器及其他设备 并应严格遵守操作规程 如发生故障应及时报告任课教师 实验完毕应整理实验现场 实验设备恢复实验前状态 实验记录必须经教师审阅后方可离开实验室 二 机 仪器使用规则 在实验前必须了解所使用机 仪器的一般原理及操作方法 实验时应严格遵守操作规程 非本实验所用机 仪器切勿任意动用 实验过程中 如发生故障 应立即停止实验 及时报告教师 切忌自作主张 擅自处理 实验完毕后 应将机 仪器恢复到实验前状态 关闭电源 三 材料力学实验绪论 实验课的作用 实验课是材料力学教学中的一个重要环节 巩固 加深和运用讲课中的基本理论知识 掌握测定材料机械性能及测定应力和变形的基本方法 学会有关的机 仪器的操作使用 培养独立确定实验方案 正确处理实验结果的能力 严肃认真的科学作风 三 材料力学实验绪论 2 材料力学实验的主要内容 测定材料机械性能的实验 拉伸 压缩 扭转 冲击等 实验目的 巩固概念 增强感性认识 掌握实验方法 验证理论的实验 将实际问题抽象为理想模型 再根据科学假设 推导出一般性公式 假设是否正确 理论公式是否能实际运用需要通过实验验证 弯曲应力 压杆稳定 弯扭组合受力等实验属于验证性实验 实验目的 巩固理论概念 学会验证方法 综合性实验 工程中实际构件的形状和受力情况复杂 单凭理论计算比较困难 通常采用实验的方法测定应力和变形 综合性实验包括 组合梁 框架 薄壁构件 组合柱等实验 实验目的 着重训练用电测法测定应力应变 正确使用电阻应变仪的能力 掌握电测法的基本技术 培养学生运用基本理论确定实验方案 分析实验现象的能力 三 材料力学实验绪论 3 做好实验应注意的几个问题 1 做好预习和课前的准备工作要做到 课前预习 明确实验目的 原理和步骤 确定实验的具体方法 如要求理论计算的实验 都应进行理论计算 设计记录实验数据的表格 2 实验过程中应做到 充分动手 掌握有关的实验技术 能独立操作机 仪器 充分动脑 密切结合 灵活运用基本理论知识 善于观测实验现象和对实验结果的分析 加深对基本理论知识的理解 电测实验 2 3人 性能实验 3 4人一组 3 实验结束后 应认真做好实验报告 报告独立完成 三 材料力学实验绪论 4 对实验报告的要求实验报告报告应包括以下基本内容 实验名称 实验日期 实验成员姓名及学号 实验目的 实验设备及装置简图 应注明所用机 仪器的名称 型号 精度 量程等 并画出实验装置简图 原始实验数据 包括所用材料的力学性能指标 如 材料名称及牌号 弹性模量E 机 仪器的量程 加载速度 应变仪的灵敏系数 电阻片的灵敏系数 试样的几何尺寸等 实验数据的处理 实验数据应列表和以曲线形式给出 注明测量单位 给出最终实验结果 对结果应定性分析实验误差 分析主要误差来源 实验结果的讨论 应将实验中所观测到的主要现象 实验结果进行总结归纳 并运用基本理论 分析实验中观测到的实验现象 以便巩固和加深基本理论概念 在报告中可以表达对实验的体会及对实验的意见 三 材料力学实验绪论 实验曲线的正确画法 左图不正确 右图正确 图1理论曲线与实验曲线 2003年春季学期材力实验课进度表2002 12 30 实验教室安排 电测在1515 五层 强度在3104 一层 理力在3120 一层 实验课进度表 2003年春季学期材力实验课进度表2002 12 30 三 材料力学实验绪论 5 电测法的基本原理 一 电测应变技术在科研和生产实践中的地位 电测技术是利用敏感元件 电阻应变片 把机械量转换成电量的一种测量方法 由于它测量方法简便 精度高 稳定性好 便于携带 可进行野外现场测量等特点 目前运用极为广泛 二 电阻应变片 1 应变片的分类 根据敏感元件的材料和型式可分为以下几类 根据温度可分为 低温 30 以下 常温 30 60 中温 60 300 高温 300 以上 2 应变片的优点 电阻变化率与应变成线性关系 尺寸小 重量轻 对构件的工作状态影响极微小 测量范围 0 5000 频响好 0 5000Hz 精度高 通用性好 精度在0 1 1 可测应变 力 位移 加速度 压力 扭矩等物理量 3 金属丝的应变效应 根据物理学可知 物体的几何尺寸与电阻值有如下关系 对上式微分后可得 根据金属的物理性质有 C 在常温常压条件下为常数 体积变化率 金属丝在受单向拉伸时电阻变化率 与轴向应变 有如下关系 由上式可见 当电阻片粘贴在构件上并一起变形 金属丝的电阻变化与被测点的应变成正比 电阻片就是利用这一原理 将机械量转换成电量进行测量 4 应变片的结构形式及主要性能指标 应变片的结构如图 主要参数如下 基长 应变敏感栅的轴向长度 原始电阻值 60 120 350 600 1000 其中以120 为常用 图1电阻片的结构图 绝缘电阻 指敏感栅和基底的电阻值 一般在500M 以上 灵敏系数K 应变片最重要的技术参数 应变片的K值抽样检测 允许电流 静荷测量25mA 动荷75 100mA 电流大应变片温度升高 影响测量精度 三 应变仪及基本原理 1 桥式电路原理 已知应变片电阻变化率与被测点应变成正比 即一般应变片的K值在2 0左右 机械应变在10 3 10 6 电阻变化率很小 通常采用桥式电路精确测量 即惠斯顿电桥 可以证明输出电压与桥臂阻值的关系 若电桥的四个臂均与粘贴于构件上的电阻片相连 当构件变形时 桥臂上的阻值分别变为 R1 R1 R2 R2 R3 R3 R4 R4 此时BD点的输出电压为 当在小应变 等桥臂 R1 R2 R3 R4 相同的灵敏系数时 上式简化成下式 式中 1 2 3 4分别代表四个应变片所感受的应变值 2 几种常用的组桥方式 1 单臂测量 桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形 输出的桥压为 2 半桥测量 桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形 输出的桥压为 3 对臂测量 桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形 输出的桥压为 4 全桥测量 桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形 输出的桥压为 温度补偿片引起电阻片的阻值改变的因素 1 机械变形 2 温度变化 温度变化引起阻值改变的量是无用的量 可以利用电桥加减特性 通过温度补偿片来消除 半桥测量在桥路中AB BC臂接工作片 CD DA接仪器内