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1、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
2、，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、2 8、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（09）。,一个通道放大图,共用补偿的单臂测量
3、,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,550
4、0N,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：2.06105MPa； 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：0.052mm/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500N5500N，
5、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
6、,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，如何利用组桥方法来 消除这种影响。,结 束,参考数据表格1,参考数据表格2,实验曲线的正确画法,不正确画法,正确画法,实验应力计算,单向虎克定律：,单向应力状态,实验应力计算,广义虎克定律：？,复杂应力状态,
