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1、材料力学实验绪论课工程力学系材料力学实验室电测室1.一.学生实验课守则 1.学生进入实验室应遵守实验课守则。实验时应严肃认真,保持课堂安静。2.实验课前必须预习实验指导书,未经预习不得进行实验。3.爱护机、仪器及其他设备,并应严格遵守操作规程,如发生故障应及时报告任课教师。4.实验完毕应整理实验现场,实验设备恢复实验前状态,实验记录必须经教师审阅后方可离开实验室。2.二.机、仪器使用规则 1.在实验前必须了解所使用机、仪器的一般原理及操作方法,实验时应严格遵守操作规程。2.非本实验所用机、仪器切勿任意动用。3.实验过程中,如发生故障,应立即停止实验,及时报告教师;切忌自作主张,擅自处理。4.实
2、验完毕后,应将机、仪器恢复到实验前状态,关闭电源。3.三.材料力学实验绪论 1.实验课的作用。实验课是材料力学教学中的一个重要环节。巩固、加深和运用讲课中的基本理论知识。掌握测定材料机械性能及测定应力和变形的基本方法。学会有关的机、仪器的操作使用。培养独立确定实验方案、正确处理实验结果的能力;严肃认真的科学作风。4.三.材料力学实验绪论2.材料力学实验的主要内容:测定材料机械性能的实验: 拉伸、压缩、扭转、冲击等。 实验目的:巩固概念、增强感性认识,掌握实验方法。验证理论的实验: 将实际问题抽象为理想模型,再根据科学假设,推导出一般性公式。假设是否正确,理论公式是否能实际运用需要通过实验验证。
3、弯曲应力、压杆稳定、弯扭组合受力等实验属于验证性实验。 实验目的:巩固理论概念、学会验证方法。综合性实验: 工程中实际构件的形状和受力情况复杂,单凭理论计算比较困难。通常采用实验的方法测定应力和变形。综合性实验包括:组合梁、框架、薄壁构件、组合柱等实验。 实验目的:着重训练用电测法测定应力应变、正确使用电阻应变仪的能力,掌握电测法的基本技术。培养学生运用基本理论确定实验方案,分析实验现象的能力。5.三.材料力学实验绪论3.做好实验应注意的几个问题(1)做好预习和课前的准备工作要做到:课前预习,明确实验目的、原理和步骤;确定实验的具体方法,如要求理论计算的实验,都应进行理论计算。设计记录实验数据
4、的表格。(2)实验过程中应做到:充分动手:掌握有关的实验技术,能独立操作机、仪器。充分动脑:密切结合、灵活运用基本理论知识。善于观测实验现象和对实验结果的分析,加深对基本理论知识的理解。电测实验:23人;性能实验:34人一组。(3)实验结束后:应认真做好实验报告,报告独立完成。6.三.材料力学实验绪论4.对实验报告的要求实验报告报告应包括以下基本内容。实验名称,实验日期,实验成员姓名及学号。实验目的。实验设备及装置简图:应注明所用机、仪器的名称、型号、精度、量程等,并画出实验装置简图。原始实验数据:包括所用材料的力学性能指标,如:材料名称及牌号、弹性模量E。机、仪器的量程,加载速度、应变仪的灵
5、敏系数、电阻片的灵敏系数、试样的几何尺寸等。实验数据的处理:实验数据应列表和以曲线形式给出,注明测量单位,给出最终实验结果。对结果应定性分析实验误差,分析主要误差来源。实验结果的讨论:应将实验中所观测到的主要现象、实验结果进行总结归纳;并运用基本理论,分析实验中观测到的实验现象,以便巩固和加深基本理论概念。在报告中可以表达对实验的体会及对实验的意见。7.三.材料力学 实验绪论实验曲线的正确画法,左图不正确,右图正确。图1 理论曲线与实验曲线8. 2003年春季学期材力实验课进度表年春季学期材力实验课进度表 2002,12,30 实验教室安排:电测在1515 (五层) 强度在 3104(一层)
6、理力在 3120(一层)实验课进度表2003年春季学期材力实验课进度表年春季学期材力实验课进度表 2002,12,309.三.材料力学实验绪论5.电测法的基本原理(一)电测应变技术在科研和生产实践中的地位: 电测技术是利用敏感元件电阻应变片,把机械量转换成电量的一种测量方法,由于它测量方法简便、精度高、稳定性好、便于携带、可进行野外现场测量等特点,目前运用极为广泛。(二)电阻应变片: (1)应变片的分类:根据敏感元件的材料和型式可分为以下几类。10.根据温度可分为:低温:30以下;常温:3060 ;中温:60 300 ;高温:300 以上。(2)应变片的优点:电阻变化率 与应变成线性关系;尺寸
7、小,重量轻,对构件的工作状态影响极微小;测量范围:05000 ;频响好:05000Hz。精度高、通用性好:精度在0.11,可测应变、力、位移、加速度、压力、扭矩等物理量。(3)金属丝的应变效应:根据物理学可知,物体的几何尺寸与电阻值有如下关系:对上式微分后可得:根据金属的物理性质有:C-在常温常压条件下为常数。-体积变化率。金属丝在受单向拉伸时电阻变化率与轴向应变有如下关系:11.由上式可见,当电阻片粘贴在构件上并一起变形,金属丝的电阻变化与被测点的应变成正比。电阻片就是利用这一原理,将机械量转换成电量进行测量。(4)应变片的结构形式及主要性能指标:应变片的结构如图,主要参数如下:基长:应变敏
8、感栅的轴向长度;原始电阻值:60、120、350、600、1000,其中以120 为常用。12.图1电阻片的结构图绝缘电阻:指敏感栅和基底的电阻值,一般 在500M以上。灵敏系数K:应变片最重要的技术参数,应变 片的K值抽样检测。允许电流:静荷测量25mA,动荷75100mA, 电流大应变片温度升高,影响测量精度。 13. 14.(三)应变仪及基本原理:1.桥式电路原理:已知应变片电阻变化率与被测点应变成正比,即一般应变片的K值在2.0左右,机械应变在10-310-6,电阻变化率很小,通常采用桥式电路精确测量,即惠斯顿电桥 ABCDR1R2R3R415.可以证明输出电压与桥臂阻值的关系:若电桥
9、的四个臂均与粘贴于构件上的电阻片相连,当构件变形时,桥臂上的阻值分别变为: R1+R1 、R2+R2、 R3+R3、 R4+R4。此时BD点的输出电压为:当在小应变、等桥臂(R1= R2= R3 = R4 )、相同的灵敏系数时,上式简化成下式:式中: 1、 2、 3、 4分别代表四个应变片所感受的应变值。16.2.几种常用的组桥方式:(1) 单臂测量:桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为:(2)半桥测量:桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为:(3) 对臂测量:桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。输出的桥压为:(4)全桥测量:桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输
10、出的桥压为:17.温度补偿片 引起电阻片的阻值改变的因素:1.机械变形;2.温度变化。温度变化引起阻值改变的量是无用的量。可以利用电桥加减特性,通过温度补偿片来消除。ABCD工作片补偿片R+Rt+ R1R+Rt duBDE18.半桥测量 在桥路中AB,BC臂接工作片,CD,DA接仪器内部标准电阻。两枚工作片处在相同温度场,温度影响自动消除,无需另接补偿片。EBduBDACD工作片工作片R+Rt+ R1R+Rt R2 19.对臂测量 在AB,CD两个臂上接工作片,BC,DA接温度补偿片。四个臂的电阻同处一个温度场,温度影响相互抵消。duBDEABCD工作片补偿片R+Rt+ R1R+Rt R+Rt 补偿片R+Rt+ R1工作片20.全桥测量 电桥的四个臂上接工作片,都参与机械变形,同处一个温度场,温度影响相互抵消。BEACD工作片工作片R+Rt+ R1R+Rt+ R2 R+Rt+ Rt 工作片R+Rt+ R1工作片duBD21.