工程结构复杂应力分析任务指导书

复杂应力电测实验任务指导书一、实验特点： 所用知识基本是材料力学和电测基础知识，但内容作了扩展和延伸，不再是对常规构件的应力、应变量测量，而是在非常规构件上当多种应变信息耦合在一起时如何进行分离和提取，包括材料常数的信息提取，实验具有研究性、综合性和设计性。 课程实施：共18学时，课内12学时，课外6学时，实验室在指定的时间段开放，两人一组，自由选题，自主完成方案设计和实验，以课程报告形式结课。课程注重学生的科学实验训练，强调学生的创新能力、动手能力以及理论联系实际的能力的培养。二、实验条件 1. 拉压加载装置：台式，手动加载，配有5kN测力传感器及测力的数字显示；测力系统精度：0.51字；实验空间：高350，宽200，厚度方向无限制；实验行程：40；装置外形尺寸：300300800，见右图。2. TS3862型静态数字电阻应变仪（16通道）； 3单轴应变片10枚，万用表，游标卡尺，钢尺，502胶水，剪刀、刀片、砂纸、 酒精、丙酮棉、导线等；4. 10种类型金属材质的测试构件，包括： 圆环构件、方框构件1（面内加载）、方框构件2（一边内侧变截面）、方框构件3（一边外侧变截面）、方框构件4（一边内侧变截面、一边外侧变截面）、方框构件5（离面加载）、异型截面方框、角形构件、不同截面组合构件、薄壁构件。构件尺寸自行测量。三、实验项目名称及内容实验所给的测试构件均在材料弹性常数、未知条件下进行，载荷施加位置均在连接孔处，实施拉伸载荷。测量内容包括：（1）、非常规构件上多种应变信息耦合在一起时材料常数的信息提取；（2）、测试构件在面内和离面载荷下的内力分离，关键几何位置测定，危险截面、危险点应力测定，载荷测定等实验方案设计和实验。具体实验项目名称及内容如下：1、材料常数未知、对心载荷下角形构件内力图测定的方案设计及实验，构件见图2；内容包括：（1）、在给定加载方式的角形构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下测定角形构件的内力分布，给出内力分布图（实验中所给的最大载荷不要超过350N）。图2角形构件示意图2、不同截面组合构件离面拉伸载荷测定的方案设计及实验，构件见图3；内容包括：（1）、在给定加载方式的组合构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、假设所施加的载荷未知，测定组合构件的离面拉伸载荷。这个实验可直接通过实际加载数值来验证实验方案及结果。图3 不同截面组合构件3、材料常数未知、离面拉伸载荷下对称方框载荷离面距离测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图4； 内容包括：（1）、在给定加载方式的方框构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下，测定方框构件的离面距离。这个实验可直接通过实际加载的几何位置测量数值来验证实验方案及结果。4、材料常数未知条件下圆环构件对称拉伸载荷测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图5；内容包括：（1）、在给定加载方式的圆环构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、假设所施加的载荷未知，测定圆环构件的拉伸载荷。这个实验可直接通过实际加载数值来验证实验方案及结果。 图4 方框构件离面拉伸 图5 圆环构件对称拉伸5、材料常数未知条件下对称拉伸的圆环构件半径测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图5；内容包括：（1）、在给定加载方式的圆环构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下，根据测量的应变信息测定圆环构件的半径。这个实验可直接通过圆环构件的几何测量数值来验证实验方案及结果。6、材料常数未知、对称拉伸的对称方框构件内力图测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图6；内容包括：（1）、在给定加载方式的方框构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下测定方框构件的内力分布，给出内力分布图。7、材料常数未知、对称载荷下对称方框构件危险截面最大应力测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图6；内容包括：（1）、在给定对称加载方式的方框构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下用实验手段确定方框构件的危险截面及最大应力。8、材料常数未知条件下非对称方框拉伸载荷测定的方案设计及实验（方框一边内侧变截面），构件及加载方式见图7；内容包括：（1）、在给定加载方式的方框构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、假设所施加的载荷未知，测定方框构件（方框一边内侧变截面）的拉伸载荷（需要考虑变截面区域和非变截面区域测量的结果比较）。这个实验可直接通过实际加载数值来验证实验方案及结果。 图6 方框构件面内对称拉伸 图7方框一边内侧变截面的构件9、材料常数未知条件下非对称方框拉伸载荷测定的方案设计及实验（方框一边外侧变截面），构件及加载方式见图8；内容包括：（1）、在给定加载方式的方框构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、假设所施加的载荷未知，测定方框构件（方框一边外侧变截面）的拉伸载荷（需要考虑变截面区域和非变截面区域测量的结果比较）。这个实验可直接通过实际加载数值来验证实验方案及结果。10、材料常数未知条件下非对称方框拉伸载荷测定的方案设计及实验（方框一边内侧变截面、一边外侧变截面），构件及加载方式见图9；内容包括：（1）、在给定加载方式的方框构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、假设所施加的载荷未知，测定方框构件（方框一边内侧变截面、一边外侧变截面）的拉伸载荷（需要考虑变截面区域和非变截面区域测量的结果比较）。这个实验可直接通过实际加载数值来验证实验方案及结果。 图8 方框一边外侧变截面的构件 图9 方框两边非对称变截面的构件11、材料常数未知、离面拉伸载荷下对称方框危险截面最大应力测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图4；内容包括：（1）、在给定离面对称加载方式的方框构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下用实验手段确定方框构件的危险截面及最大应力。12、材料常数未知、离面拉伸载荷下不同截面组合构件危险截面最大应力测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图3；内容包括：（1）、在给定离面加载方式的组合构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下用实验手段确定组合构件的危险截面及最大应力。13、材料常数未知、对心载荷下角形构件危险截面最大应力测定的方案设计及实验，构件见图2；内容包括：（1）、在给定加载方式的角形构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下用实验手段确定角形构件的危险截面及最大应力（实验中所给的最大载荷不要超过350N）。14、材料常数未知条件下角形构件对心载荷测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图2；内容包括：（1）、在给定载荷及加载方式的角形构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在给定加载方式下，假设所施加的载荷未知，测定角形构件的所施加的载荷。这个实验可直接通过实际加载数值来验证实验方案及结果（实验中所给的最大载荷不要超过350N）。15、材料常数未知、异型截面方框在离面对称拉伸载荷下内力图测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图10；内容包括：（1）、在给定载荷及加载方式的异型截面方框构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下测定异型截面方框构件的内力分布，给出内力分布图。 图10 异型截面方框构件及加载方式16、材料常数未知、离面对称拉伸载荷条件下异型截面方框危险截面最大应力测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图10；内容包括：（1）、在给定离面加载方式的组合构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下用实验手段确定异型截面方框的危险截面及最大应力。17、材料常数未知、异型截面方框离面对称拉伸载荷测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图10；内容包括：（1）、在给定加载方式的异型截面方框构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、假设所施加的载荷未知，测定异型截面方框构件的离面拉伸载荷。这个实验可直接通过实际加载数值来验证实验方案及结果。18、材料常数未知、异型截面方框离面对称拉伸载荷离面位置测定的方案设计及实验，构件及加载方式见图10；内容包括：（1）、在给定加载方式的异型截面方框构件上，设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下，根据测量的应变信息测定异型截面方框的加载离面尺寸。这个实验可直接通过异型截面方框构件的加载离面位置测量值来验证实验方案及结果。19、材料常数未知、拉伸载荷下非对称方框内力图测定的方案设计及实验（方框一边内侧变截面），构件及加载方式见图7；内容包括：（1）、在给定载荷及加载方式的非对称方框构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下测定非对称方框构件的内力分布，给出内力分布图。20、材料常数未知、拉伸载荷下非对称方框内力图测定的方案设计及实验（方框一边外侧变截面），构件及加载方式见图8；内容包括：（1）、在给定载荷及加载方式的非对称方框构件上设法测出完成实验任务所需的材料常数；（2）、在载荷已知条件下测定非对称方框构件的内力分布，给出内力分布图。四、课程要求（一）、实验要求：1、 详细了解所用设备的使用方法；2、 严格按照贴片的工艺标准贴片，保证测试数据的精度和稳定性，包括测试构建的表面清洁、画贴片定位线、焊线等都须严格按照工艺标准处理；3、 自己的实验空间整洁有序；4、 贴片方案选用尽可能少的应变片，并具有相对较高的信噪比。5、 构件允许施加的最大载荷：3KN6、 实验结束后，将所用设备、工具等恢复到原位，关闭机器及仪器电源，拆下接线，整理现场清洁实验构件。（二）、课程报告要求：内容完整，格式规范，表达简明，书写工整。内容至少要给出：设