工程力学实验.ppt

1、工程力学实验,南昌大学 工程力学实验中心,目录（1）,一、金属材料拉伸及弹性模量测定试验,四、金属扭转破坏试验、剪切弹性模量测定,三、复合材料拉伸试验,二、金属材料的压缩试验,五、应变片的粘贴技术、应变片测试的桥路变换试验,目录（2）,一、试验目的：,1测定低碳钢拉伸弹性模量E；,2测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 s b 、 d、 y )；,3测定灰铸铁拉伸强度s b；,二、试验仪器：,1万能材料试验机；,2杠杆引伸仪；,3游标卡尺；,拉 伸 试 验,三、试件：,1材料类型： 低碳钢： 灰铸铁：,2标准试件：,塑性材料的典型代表； 脆性材料的典型代表；,标距：用于测试的等截面部分长度；,尺寸符

2、合国标的试件；,圆截面试件标距：L0=10d0或5d0,拉 伸 试 验,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,2测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 s b 、 d、 y )；,屈服极限：,强度极限：,延伸率：,断面 收缩率：,拉 伸 试 验,低碳钢拉伸试验现象：,屈服：,颈缩：,断裂：,tmax引起,拉 伸 试 验,3测定灰铸铁拉伸机械性能 s b；,强度极限：,拉 伸 试 验,一、试验目的：,1测定低碳钢压缩屈服极限ss-；,2测定灰铸铁压缩强度极限s b-；,二、试验仪器：,万能材料试验机；,三、试件：,标准试件：,粗短圆柱体： h0=13d0,压 缩 试

3、 验,四、试验原理：,1测定低碳钢压缩屈服极限ss-；,屈服极限：,压 缩 试 验,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,2测定灰铸铁压缩强度极限sb-；,强度极限：,灰铸铁压缩 试验现象：,tmax引起,压 缩 试 验,一、试验目的：,1测定低碳钢名义剪切强度极限tb；,2测定灰铸铁名义剪切强度极限tb；,二、试验仪器：,万能材料试验机、剪切器；,三、试件：,试件：,剪 切 试 验,四、试验原理：,名义剪切 强度极限：,双剪：,试件有两个剪切面；,剪 切 试 验,低碳钢剪切试验现象：,灰铸铁剪切试验现象：,剪切、挤压、弯曲引起,

4、弯曲拉应力引起,剪 切 试 验,一、试验目的：,1测定低碳钢剪切弹性模量G；,2测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；,3测定灰铸铁剪切强度极限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,三、试件：,1测低碳钢G采用自制试件：,2测低碳钢ts、tb、灰铸铁tb采用标准试件：,扭 转 试 验,四、试验原理：,1低碳钢剪切弹性模量G：,等量逐级加载法：,扭 转 试 验,2测定低碳钢剪切屈服极限ts、剪切强度极限tb；,剪切屈服极限：,剪切强度极限：,扭 转 试 验,低碳钢扭转试验现象：,屈服：,tmax引起,断裂：,扭

5、转 试 验,3测定灰铸铁剪切强度极限tb；,剪切强度极限：,灰铸铁扭转试验现象：,断裂：,拉应力引起,扭 转 试 验,一、电阻应变片：,由试验发现：,k：电阻应变片的 灵敏度系数,应变片：将机械量(应变)转换为 电量(电阻)的传感器,电阻应变片种类： 丝式(绕线式)、箔式、半导体式,电测法基本原理,二、电阻应变仪：,应变测量原理：,利用电桥平衡测量电阻改变， 从而进一步得到应变。,电桥平衡(UBD=0)：,若R1R4为四个阻值相同应变片，受力后，BD间电压改变为：,电测法基本原理,两种接法中的应变片型号、阻值尽可能相同或接近，固定电阻与应变片阻值也应接近。,1电桥接法：,由于温度对电阻值变化影

6、响很大，利用电桥特性，可以采用适当的方法消除这种影响。,三、电桥接法及温度补偿：,2温度补偿：,全桥接法(四个电阻均为应变片)；,半桥接法(R1、R2为应变片， R3、R4为固定电阻),电测法基本原理,相同应变片R1、R2，R1贴在构件受力处，R2贴在附近不受力处，环境温度对R1、R2引起的阻值变化相同，为D RT，则,电测法基本原理,1单向应力状态：,四、几种常见应力状态下的布片方式及应力计算：,轴向拉压、纯弯曲，横力弯曲上下缘,温度自补偿，测量电压得到有效放大：,电测法基本原理,2已知主应力方向的二向应力状态：,扭转、横力弯曲的中性轴、均匀内压的薄壁圆筒,沿已知主应力方向贴片，还采用半桥接

7、法，工作片通过转换开关轮流接入电桥测量，温度补偿只需一片,电测法基本原理,3不知主应力方向的二向应力状态：,45o3应变花：,电测法基本原理,60o3应变花：,电测法基本原理,2YJ28APIOR型静态数字电阻应变仪；,一、试验目的：,1测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的 分布规律，并与理论值比较；,2熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用；,二、试验仪器：,1纯弯曲试验装置；,矩形截面梁的纯弯曲,三、试验原理：,1结构示意图及理论值计算：,mm截面：,纯弯曲,矩形截面梁的纯弯曲,2布片示意图及试验值：,3等量逐级加载法：,矩形截面梁的纯弯曲,一、试验目的：,1用电测法测定平面应力状态下一点

8、主应力的 大小及方向；,2测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别 由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力；,二、试验仪器：,1弯扭组合试验装置；,2YJ28APIOR型静态数字电阻应变仪；,薄壁圆管弯扭组合变形,三、试验原理：,1结构示意图：,薄壁圆管弯扭组合变形,II截 面内力：,2布片示意图：,A、B、C、D四点各贴-45o、0o、45o应变花,薄壁圆管弯扭组合变形,约定蓝线应变片为-45o ，白线为0o ，绿线为45o,主应力大小：,主应力方向：,a是主应力与圆管轴线的夹角,薄壁圆管弯扭组合变形,3等量逐级加载法：,4指定点(B、D)的主应力大小及方向：,共用温度补偿片的半桥接法，一个载荷水平下分别测B、D两点6个应变片的应变值,1)试验值：,薄壁圆管弯扭组合变形,2)理论值(以B点为例)：,内力,应力,按平面应力状态分析得到：,s1、 s2、 s3、 a0分别与试验值比较,薄壁圆管弯扭组合变形,5弯矩、扭矩及剪力各自引起应力的测量：,1)由于电桥特性均可以自补偿，不需要温度补偿片：,2)弯矩M引起正应力的测量：,取圆筒上下(B、D)两点0o应变片接成半桥线路,薄壁圆管弯扭组合变形,3)扭矩Tn引起剪应变的测量：,取圆筒前后(A、C)两点-45o、 45o四个应变片接成全桥线路,A,C,薄壁圆管弯扭组合变形,由虎克定律得,薄壁圆管弯扭组合变形,4)剪力Q引