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1、力学实验教学中力学实验教学中心心材料力学实验三材料力学实验三 纯弯梁电测综合实验纯弯梁电测综合实验工程上有许多构件的工程上有许多构件的几何形状几何形状、所受、所受外力外力非常复杂或者构件的非常复杂或者构件的边界条件边界条件不不清楚，在这样的情况下，用材料力学理论很难求解或者是根本没有解。因清楚，在这样的情况下，用材料力学理论很难求解或者是根本没有解。因此，就必须通过此，就必须通过力学实验力学实验的方法来寻求解答的方法来寻求解答即即实验应力分析。实验应力分析。电阻应变测量法电阻应变测量法（简称电测法）是实验应力分析中运用最为广泛的一种。（简称电测法）是实验应力分析中运用最为广泛的一种。传感元件传
2、感元件-电阻电阻应变片应变片一、概述：一、概述：图一、大型拖车应力测试图一、大型拖车应力测试图二、压缩机工作应力测试图二、压缩机工作应力测试图三、水坝钢闸门应图三、水坝钢闸门应力测试力测试图四、电测在汽车衡中的应用图四、电测在汽车衡中的应用传感器传感器测试仪测试仪前置放前置放大器大器图五、电测在自动生产线上的应用图五、电测在自动生产线上的应用传感传感器器二、实验目的：二、实验目的：1 1、初步掌握电测法的基本原理和测试方、初步掌握电测法的基本原理和测试方法；法； 三、实验设备、装置和仪器：三、实验设备、装置和仪器：2 2、测定梁在纯弯曲时各测点的正应变、计、测定梁在纯弯曲时各测点的正应变、计算
3、出正应力，算出正应力， 并与理论计算值比较以验证弯曲正应力并与理论计算值比较以验证弯曲正应力公式；公式；1 1、梁弯曲实验装置、梁弯曲实验装置 ；2 2、 DH3818静态数字电阻应变仪静态数字电阻应变仪 ；3 3、CMT5105CMT5105电子万能材料试电子万能材料试验机；验机；4 4、0.02mm 0.02mm 游标卡尺、钢游标卡尺、钢卷尺；卷尺；3 3、绘出梁在纯弯曲时正应变沿梁高度、绘出梁在纯弯曲时正应变沿梁高度的分布图。的分布图。四、实验步骤：四、实验步骤：1 1、用用游游标标卡卡尺尺和和钢钢直直尺尺测测量量梁梁的的宽宽度度b b和和高高度度h h，载载荷荷作作用用点到梁支点的距离
4、点到梁支点的距离a a；2 2、采用多点半桥公共补偿测量法，将应变片和公共温度补、采用多点半桥公共补偿测量法，将应变片和公共温度补偿片分别接偿片分别接DH3818 静态电阻应变仪的相邻桥臂上；静态电阻应变仪的相邻桥臂上；3 3、依依照照静静态态电电阻阻应应变变仪仪的的操操作作规规程程对对应应变变仪仪进进行行检检验验并并调调整每点的电桥平衡；整每点的电桥平衡；4 4、启启动动CMT5105CMT5105电电子子万万能能材材料料试试验验机机, ,按按加加载载方方案案逐逐级级加加载载，每加一级载荷，每加一级载荷， 相相应应测测读读一一次次各各点点的的应应变变值值直直至至加加到到预预计计的的最最终终载
5、载荷荷为为止，然后全部卸载；止，然后全部卸载；5 5、实验结束，卸载；关闭试验机、应变仪，清理现场。、实验结束，卸载；关闭试验机、应变仪，清理现场。电阻应变测量法（简称电测法）的基本原理是用电阻应变片作为传电阻应变测量法（简称电测法）的基本原理是用电阻应变片作为传感元件，将被测构件表面的物理量、力学量、机械量等感元件，将被测构件表面的物理量、力学量、机械量等非电量非电量转换转换成成电量电量来进行测量的一种实验方法。来进行测量的一种实验方法。五、电测法基本原理五、电测法基本原理: :被被测测构构件件电阻应变电阻应变片片电电 量量光、电、光、电、机械机械传感器传感器测量仪测量仪器器数据采集与数据采
6、集与处理处理预预 测测 量量物物理理参参量量力力学学参参量量机机械械参参量量生生物物参参量量电电 压压电电 流流计计算算机机应应变变仪仪六、电阻应变效应：六、电阻应变效应：K K电阻应变片的灵敏电阻应变片的灵敏系数系数电阻应变片电阻应变片电阻丝电阻丝( (丝栅丝栅) )基底基底引出线引出线覆盖层覆盖层导线电阻的表达式：导线电阻的表达式：R+RLFFL+LR电阻丝电阻丝由实验知：线应变与电由实验知：线应变与电阻变化率之间存在线性阻变化率之间存在线性关系。关系。七、应变测量原理：七、应变测量原理：构件受力后，构件受力后，BD BD 间的输出电间的输出电压改变为：压改变为：利用电桥平衡利用电桥平衡原
7、理测量电阻改变，从而进一步得到被测构件表面的应变原理测量电阻改变，从而进一步得到被测构件表面的应变构构件件应变应变片片R2R3R4FFR1电桥平衡电桥平衡条件：条件：ABDCUR1R2R3R4UBD正负正负八、电阻温度补偿：八、电阻温度补偿： 将将R R1 1贴在构件受力处，贴在构件受力处，R R2 2 贴在附近不受力处，环境温度的变化贴在附近不受力处，环境温度的变化对相同应变片对相同应变片R R1 1、R R2 2 所引起的电阻值变化同为所引起的电阻值变化同为R RT T由于温度变化对电阻值影响很大，利用电桥特由于温度变化对电阻值影响很大，利用电桥特性即可以消除性即可以消除温度补偿片温度补偿
8、片固定电阻固定电阻工作片工作片BADCR1R2R3R4UFFR1R2构件构件当温度变化当温度变化时时九、单梁布片示意图：九、单梁布片示意图：D=sIyMz理等量逐级加载等量逐级加载法：法：D=esE实每一枚应变片间距为每一枚应变片间距为:h/4:h/4m34521m中性层中性层aabhF/2F/266横向横向应变片应变片十、应变沿梁高度的分布图：十、应变沿梁高度的分布图：应变沿梁高度的分布图应变沿梁高度的分布图L Lh53412hF/2F/212345十一、接线示意图：十一、接线示意图：导导线线接接线线住住123456781/4 桥桥9补偿补偿10半桥半桥通道通道号号应变量及设置修应变量及设置
9、修正系数正系数12345678910确确认认退退格格设设置置平平衡衡短接短接片片ABCD1点点2点点3点点4点点5点点工作工作片片温度补温度补偿片偿片DH3818静态静态应变仪应变仪十二、实验数据表：十二、实验数据表：梁的材料：弹梁的材料：弹簧钢簧钢10002000300040005000 应变增量平均值应变增量平均值实测应力实测应力实（MPa）理论应力理论应力理理（MPa）载荷（载荷（N）载荷值载荷值 增量增量应变值应变值 增量增量应变值应变值 增量增量应变值应变值 增量增量应变值应变值 增量增量应变值应变值 增量增量100010001000 1000 p测点测点 1 () 2 ( ) 3
10、( ) 4 ( ) 5 ( )理理- -实实 理理100%6( () )横向应变横向应变 上 实测泊松比值实测泊松比值实测弹性模量值实测弹性模量值十三、实验报告要求：十三、实验报告要求：1 1、书写端正、整洁；、书写端正、整洁；2 2、图表规范、可自行设计；、图表规范、可自行设计；3 3、标注正确、全面；、标注正确、全面；4 4、实验原理既要有文字叙述，又要有图示；、实验原理既要有文字叙述，又要有图示；5 5、仪器设备既要有文字叙述，又要有系统框图；、仪器设备既要有文字叙述，又要有系统框图；6 6、既要有结论，又要有误差分析；、既要有结论，又要有误差分析；7 7、根据实验结果绘出应变沿梁高度的分布图、根据实验结果绘出应变沿梁高度的分布图；8 8、是否有好的建议和要求可以提出。、是否有好的建议和要求可以提出。
