实验指导-工程力学

试验一电阻应变片的粘贴技术一、试验目的了解电阻应变片粘贴工艺的全过程初步把握常温用电阻应变片的粘贴技术。二、试验设备和器材常温用电阻应变片。数字式万用表。3.502粘结剂。电烙铁、镊子、铁沙纸等工具。矩形截面梁试件，温度补偿块。丙酮、药棉等清洗器材。防潮用硅胶。测量导线假设干。三、试验方法和步骤选片：在确定承受那种类型的应变片后，用肉眼或放大镜检查丝栅是否平行，有否霉0．58~10枚应变片供粘贴用。测点外表的清洁处理：为使应变片与被测试件贴得牢,对测点外表要进展清洁处理。首先把测点外表用砂轮，锉刀或砂纸打磨；使测点外表平坦并使外表光滑度达6。然后用棉花球蘸丙酮擦洗外表的油污，到棉花球不黑为止。然后用划针在测片位置处划出应变片的座标线。打磨好的外表，如临时不贴片，可涂以凡士林等防止氧化。贴片：在测点位置和应变片的底基面上，涂上薄薄一层胶水，一手捏住应变片引出线，把应变片轴线对准座标线,上面盖一层聚乙烯塑料膜作为隔层，用手指在应变片的长度方向滚1分钟后再放开，留意按住时不要使应变片移动，轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，否则需重贴。留意粘结剂不要用得过多或过少，过多则胶层太厚影响应变片性能，过少则粘结不牢不能准确传递应变。枯燥处理：应变片粘贴好后应有足够的粘结强度以保证与试件共同变形。此外，应变片和试件间应有确定的绝缘度，以保证应变读数的稳定。为此，在贴好片后就需要进展枯燥处理，处理方法可以是自然枯燥或人工枯燥。如气温在20℃以上，相对湿度在55％左右时用502胶水粘贴，承受自然枯燥即可。人工枯燥可用红外线灯或电吹风进展加热枯燥，烘烤时,以防应变片底基烘焦损坏。接线：应变片和应变仪之间用导线连接。需依据环境与试验的要求选用导线。通常静应变测定用双蕊多股平行线。在有强电磁干扰及动应变测量时，需用屏蔽线。焊接导线前，先用万用电表检查导线有否断路，然后在每根导线的两端贴上同样的号码标签，避开测点多(如被测试件是导电体的话)接触造成短路。然后把导线与应变片引线焊接在一起，焊接时留意防止假焊。焊完后用万用电表在导线另一端检查是否接通。为防止在导线被拉动时应变片引出线被拉坏，可使用接线端子,接线端子相当于接线柱，,然后把应变片引出线及导线分别焊于接线端子1-1所示。1-1应变片的保护防潮处理，为避开胶层吸取空气中的水份而降低绝缘电阻值，应在应变片接好线并且703、704硅胶。四.试验报告1.简述贴片、接线、检查等主要试验步骤。试验二矩形截面梁弯曲正应力电测试验一、试验目的相比较，以验证弯曲正应力理论公式。二、试验设备、器材及试样静态电阻应变仪游标卡尺、钢尺。(或悬臂梁装置)一套。三、试验原理(a)所示的矩形截面梁纯弯曲段AA(b)所示的悬臂梁的邻近固定端AA,5h/〔h为梁的高度如图(c)所示。当梁受载后，电阻应变片随梁的弯曲变形而产生伸长或缩短,使自身的电阻转变。通过力学量的电测法原理，利用电阻应变仪即可测出梁横截面上各测点的应变值与。再实依据虎克定律即可求出相应各测点的应力值，即σ=Eε 。实试验承受等增量法。即每增加等量的载荷ΔF,测定一次各测点相应的应变增量,并观看各测点应变值的线性程度。载荷分为 3~5级,最大载荷Fmax的选取,应依据梁的最大应力σmax<(0.7~0.8Ms以为材料的屈服点)来确定当加载至最终一级,测取各测点应变值后,即卸载。本试验重复三次，最终取三次应变测量值的平均值来计算各测点试验应力值。然后再与应力的理论值进展比较,以期检验理论公式σ =My/I的正确性(M为AA截面上弯矩,y为测点离中理性轴的距离,I为AA截面对中性轴的惯性矩)。五、试验步骤a、载荷作用点至测量截面b)，以及粘贴电阻应变片的位置尺寸等。依据梁的截面尺寸及支座条件、材料的σs值，确定分级加载时每级的大小和级次以及最大载荷值。个应变测量片和公共温度补偿片分别接到预调平K值调好电阻应变仪的灵敏系数。,利用给定的标准电阻对应变仪进展检验并调平衡，然后再对诸测点预调平衡。试验时应变仪承受零读数法。依据所拟定的加载方案逐级加载。每加一级载荷,相应测读一次各点的应变增量，直至加到估量的最大载荷为止。然后，全部卸载，应变仪回到初始平衡状态。重复上述测试步骤三次,取其实测值的平均值。,卸载。关闭应变仪，清理现场。六、试验数据处理依据试验记录，将载荷、各测点相应的应变读数及读数增量填写在报告记录表中。计算各测点的应变增量平均值ε 及应力增量平均值σ 梁的弹性模量E为210GPa。实 实依据理论公式求出在弯矩增量M=1/2Fa作用下的应力增量σ 。理实将不同点的σ实

与理论公式求出的σ

分别画在坐标纸上〔纵坐标为点的位移，横坐标为理应力值〕进展比较。一、试验目的学会一种测定电阻应变片横向效应系数的方法。二、试验仪器和设备贴有应变片的等强度梁，补偿块及加载装置。静态电阻应变仪。5-1等强度梁贴片图在等强度梁外表上轴向和横向贴有两个应变片(5-1)R1R2，当等强度梁受力而弯曲时应变片1受拉应变1

2因泊松效应受压应变2

1

，用电阻应变仪分别测量其相对电阻变化R

和R

有以下公式：R R 1 2K仪

〔K

〔5-1〕=2.0R时仪 RK放在一样位置。KL为应变片纵向灵敏系数。KB为应变片横向灵敏系数。为梁材料的泊松比，=0.285(钢材)。H=

KKB，式〔5-1〕的两式相除，得下式：L〔5-2〕由此可解得：〔5-3〕1仪 2仪其中，假设 为正，则 1仪 2仪1R和RR和R,补偿块上有应变片R和R,将1 2 3 4 5 6R-RR或R半桥接法分别接入电阻应变仪，预调零点。1 4 5 61仪 2仪 3仪 4仪2、加载10公斤,用应变仪测出 、 、 、 1仪 2仪 3仪 4仪3、按公式〔5-3〕H,H,取平均值。表5-1测定横向效应系数试验数据K =2.0仪五、试验报告要求1、争论试验结果和试验误差。2、简述试验方法。试验六E、的测定一、试验目的Eμ。二、试验设备电阻应变仪。组合试验台。钢尺。三、试验原理及装置测定材料的弹性常数时，一般承受在比例极限内的拉伸试验。承受矩形截面试件(GB2276规定选取)，在试件中心局部两侧沿纵向和横向各贴二片电阻应变片〔如图温度补偿片贴在不受力的与试件一样的材料上，一般取两侧读数的平均值作为测量结果。5-1矩形截面试件为了验证虎克定律和消退测量中的可能产生的误差，本试验承受增量法逐级加载，每增, ,加一样的载荷增量P，测量相应的纵向应变1 3及横向应变2 4。再由两次载荷的纵向应变之差

1

3算出其纵向应变增量 纵

1

32

。同理算出其横向应变增量 横

2 2

，其中

、、和2 3、、和

、R、R2

R的应变增量。4

纵代人虎克定律计算出弹性模量

P1纵0，由横向应变1横横增量的平均值

横与纵向应变增量的平均值

纵的比值计算出泊松比

纵，其中试件A=ab。0在试验前要拟订加载方案。拟订加载方案时依据上述要求，一般考虑以下几点：由于在比例极限内进展试验，故最大应力值不能超过比例极限，碳钢一般取屈服极限的70—80％。初载荷可按屈服载荷的10％来选定。四、试验步骤测量试件尺寸。A、BB，C接线柱上。然后按仪器使用方法将仪器调整好。P△P，记录相应的应变值。重复以上试验三次。五、试验结果的处理取几次试验数据最好的一组列表计算，表格形式自拟。纵向应变平均值

纵

1 32横向应变平均值

横

22P 依据载荷计算应力值

A为纵坐标,纵向应变值

12

30-应变曲0线。观看各点是否近似在始终线，以验证虎克定律。一、概述,很多构件和零件在外力作用下,往往同时发生两种或两种以上的根本变形。经力学简化后,这些杆件外表一般处于平面应力状态,测定其外表的主应力大小和方向,对它们的强度分析有着重要的意义。二、试验目的测量薄壁圆管在弯曲和扭转组合变形下,其外表A点处的主应力大小和方向。把握用应变花测量某一点主应力大小及方向的方法。三、试验装置及仪器,自由端装有与圆管轴线垂直的加力杆，该杆呈水平状态。载荷F作用于加力杆的自由端。此时，薄壁圆管受到弯矩和扭矩联合作用。在距其自由端为L1A点处，贴有一个45º应)，如图(b)Dd，载荷作用点至圆管轴线。静态电阻应变仪。游标卡尺、钢尺等。四、试验原理在平面应力状态下某一点的主应力及主方向可借助于贴在该点处的应变花来测定。本试验采分别为的应变测量值。和分别为和

为 )的应变测量值。

)的夹角为这里应留意,σ1的方向推断原则是:它距最大应变值最近。五、试验步骤测量薄壁圆管试样的有关尺寸〈L1,L2,D,d〉并记录。材料常数Eμ由试验室给出。3个应变片和温度补偿片接到预调平衡箱的电桥上。检查接线无误后,按应变仪的使用方法调整各测点电桥,使之处于平衡。录相应应变值后,马上卸载,应变仪应当回到初始平衡状态。,直至取得三次测量数据,并取其算术平均值或者用最小二乘法处理数据。试验十光弹性试验方法观看试验一、概述工程实际中有很多构件，例如工业中的各种机器零件，它们的外形很不规章，载荷状况也很简洁，对这些构件的应力进展理论分析有时格外困难，往往需要试验的方法来解决，光弹性试验就是其中之一，这里我们仅就光弹性试验作一简洁的介绍。光弹性试验方法是一种光学的应力测量方法，由于测量是全域性的，所以具有直观性强，能有效而准确地确定受力模型各点的主应力差和主应力方向，并能计算出各点的主应力数值。尤其对构件应力集中系数确实定，光弹性试验法显得特别便利和有效。二、试验目的了解光弹性仪的构造及光弹性试验的原理和方法。了解应力光图及计算条纹序数n的方法。三、试验设备与工具数码光弹仪。环氧树脂光弹模型。四、试验根本原理光弹性试验是应用光学方法争论受力构件中应力分布状况的试验，在光测弹性仪上进展，先用具有双折射性能的透亮材料制成和实际构件外形相像的模型，受力后，以偏振光透过模型，由于应力的存在，产生光的临时双折射现象，再透过分析镜后产生光的干预，在屏幕上显示出具有明暗条纹的映象，依据它即可推算出构件内的应力分布状况，所以这种方法对外形简洁的构件尤为适用。10-1光弹性试验的光学效应示意图如图10-，自然光通过偏振器成为平面偏振光〔在AA1平面中，平面偏振光垂直地射在模型上某一O点，假设模型未受力，则光线通过后并无转变，但假设O点有应力，这时将消灭临时双折射现象，假设10-1中O点的二个主应力1及2方向，则平面偏振光通过受力模型O点后，分解成二个与1及2〔1-2t成正比，1 即： δ=kt〔-1 式中kBB平面内振动，这样就产生光的于涉现象。我们知道由分析器出来的光线强度I=Isin2(2α)sin2()1 λ为光的波长，I为偏振器与模型间偏振光的强度，α为偏振平面AA与主应力的夹角。由上式可见，光强I1 I=0，这与实际状况不符，由于只有在无光源时I才会是零。1 1 2 2 1②δ=0，由公式δ=kt〔-〕可知-=0，即=，符合这些条件的点称为各向同性点。假设1=2=0〔由于光强等于零1 1 2 2 1n=

(n=0,1,2,3……)黑点，这类黑点构成的连续黑线称为等倾线，等倾线上各点的主应力方向都一样，而且偏振镜光轴的方向也就是主应力的方向。 1212④sin=0δ=kt〔-〕代人，则sinkt(-)=0，于是可得1212n-1 =kt (n=0,1,2,3……)-1 图10-2 圆偏振光场示意图f/k为材料条纹值，该值可用试验方法测定。所以nf1-2=t (n=0,1,2,3… )上式说明，当模型中某点的主应力差值为f/t的整数倍时，则此点在模型上呈黑点，当主应力差为f/t的某同一整数倍的各个暗点，构成连续的黑线称为等差线〔在此线上各点的主应力差均相等。由于应力分布的连续性，等差线不仅是连续的，而且它们之间还按确定的次序排列，对应于n=l的等差线称为一级等差线或称一级条纹，对应于n=2的等差线称为二级等差线或二级条纹，依次类推，其中n称为条纹序数，以上是依据光源用单色光讲的。假设光源用白光，则模型上具有一样主应力差的各点则形成颜色一样的光带，所以这时的等差线又称为等色线。由以上争论可知，依据模