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1、力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心第一章第一章测试技术概念测试技术概念测量的定义：测量的定义：测量测量“是通过实验手段获得是通过实验手段获得被测对象被测对象量值的一量值的一个个操作过程操作过程”。实验手段指测量工具或测量仪表。实验手段指测量工具或测量仪表。测量的分类：测量的分类：工程测量工程测量指对结果不考虑测量误差的测量指对结果不考虑测量误差的测量精密测量精密测量指要求精细估计测量误差的测量指要求精细估计测量误差的测量直接测量直接测量指被测量与标准量直接进行比较或者用已经标定指被测量与标准量直接进行比较或者用已经标定过的达到标准的器具、仪器对被测量直接测量过的达到标准的器具、仪器对
2、被测量直接测量间接测量间接测量指指测量与被测量有函数关系的量值，然后根据函测量与被测量有函数关系的量值，然后根据函数关系确定被测量的测量数关系确定被测量的测量静态测量静态测量指对静态量（即被测量在测量过程中固定不变）指对静态量（即被测量在测量过程中固定不变）和准静态量（即被测量在测量过程中随时间缓和准静态量（即被测量在测量过程中随时间缓慢变化）的测量慢变化）的测量力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心测量方法：测量方法：常用的方法有常用的方法有偏差测量偏差测量、零位测量零位测量和和微差测量微差测量。测量精度比较高，测量精度比较高，但测量过程比较复但测量过程比较复杂、费时。杂、费时。测量响
3、应快，精度测量响应快，精度高，特别适合于在高，特别适合于在线控制参数测量。线控制参数测量。测量简单、快捷、测量简单、快捷、直观，但精度不高。直观，但精度不高。测试系统测试系统传感级传感级中间级中间级终端级终端级感受被测量（大小变化），并转换成相感受被测量（大小变化），并转换成相应的输出信号（通常为电量）应的输出信号（通常为电量）显示、记录或控制被测信号，一般是一显示、记录或控制被测信号，一般是一个显示器或一个控制器，也可能是两者个显示器或一个控制器，也可能是两者组合组合对信号进行变换、放大、传输或转换成对信号进行变换、放大、传输或转换成后续要求的统一信号后续要求的统一信号力学测试技术基础航空宇
4、航学院力学教学实验中心静态特性曲线静态特性曲线测试系统或测量装置的测试系统或测量装置的输入输入-输出输出关系曲关系曲线。线。静态特性静态特性指静态特性曲线形状的一些性能，主要有指静态特性曲线形状的一些性能，主要有1.1.线性度线性度2.2.灵敏度灵敏度3.3.滞后滞后实际关系曲线实际关系曲线与拟合直线的与拟合直线的吻合程度。吻合程度。由小到大，有由小到大，有大到小变化，大到小变化，输入输入- -输出特性输出特性曲线不重合的曲线不重合的程度。程度。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心5.5.重复性重复性6.6.零漂与温漂零漂与温漂零漂：测量系统输入量不变，环境温度不变，而输出量随时测量系
5、统输入量不变，环境温度不变，而输出量随时间增加的间增加的变化量称为零漂称为零漂。温漂：测量系统输入量不变，环境温度发生变化，输出量随测量系统输入量不变，环境温度发生变化，输出量随环境温度变化而产生的环境温度变化而产生的变化量称为温漂称为温漂。温漂中包含着零漂4.4.灵敏限与分辨率灵敏限与分辨率都是人为规定的指针式仪表分辨率为最小刻度的一半；指针式仪表分辨率为最小刻度的一半；数字式仪表分辨率为最后一位的一个字数字式仪表分辨率为最后一位的一个字。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心第二章第二章 误差分析和数据处理误差分析和数据处理误差的定义误差的定义:指被测量的实测值（或测得值）与其真实值
6、（或指被测量的实测值（或测得值）与其真实值（或真值）之差真值）之差。真值真值客观真实值客观真实值理论真值理论真值计量学规定真值计量学规定真值相对真值相对真值测量误差测量误差=实测值实测值真值真值示值误差示值误差=指示值指示值真值真值（对于仪器仪表）（对于仪器仪表）误差的表示方法：误差的表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差绝对误差、相对误差、引用误差绝对误差绝对误差=测得值测得值真值真值=指示值指示值真值真值力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心误差的来源：误差的来源：测量装置误差，测量环境误差，测量方法误差，测量装置误差，测量环境误差，测量方法误差，测量人员误差。测量人员误差。误差的分
7、类：误差的分类：随机误差，系统误差，粗大误差。随机误差，系统误差，粗大误差。随机误差特点随机误差特点误差的大小、方向不固定误差的大小、方向不固定误差总体服从统计规律误差总体服从统计规律误差平均值随测量次数增加逐渐趋近于零误差平均值随测量次数增加逐渐趋近于零随机误差出现的偶然性，大小、符号随机误差出现的偶然性，大小、符号 均不知均不知随机误差特性随机误差特性随机误差分布出现必然性，符合统计随机误差分布出现必然性，符合统计规律，可用统计学的方法来处理规律，可用统计学的方法来处理大多数服从正态分布规律大多数服从正态分布规律力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心随机误差正态分布特点随机误差正态分
8、布特点对称性对称性单峰性单峰性有界性有界性抵偿性（相消性）抵偿性（相消性）随机误差标准差随机误差标准差标准差标准差 表征随机误差分散性的大小表征随机误差分散性的大小 小小曲线高而窄，小误差出现的概率多，大误差出现的概率少，曲线高而窄，小误差出现的概率多，大误差出现的概率少，数据点密集，重复性好。数据点密集，重复性好。 大大曲线平坦，曲线平坦，大误差出现的概率多，小误差出现的概率少，大误差出现的概率多，小误差出现的概率少，数据分散，数据分散，随机误差大。随机误差大。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心系统误差分类系统误差分类 *定值系统误差，定值系统误差，特征：特征：误差大小、符号误差大
9、小、符号均确定均确定*变值系统误差，变值系统误差，特征：特征：误差数值、符号按误差数值、符号按 一定规律变化一定规律变化系统误差特点系统误差特点误差总体服从某一确定的规律，如服从定值、误差总体服从某一确定的规律，如服从定值、线性、多项式、周期性等函数规律线性、多项式、周期性等函数规律定值系统误差定值系统误差对残差无影对残差无影响（残差中不存在系统误响（残差中不存在系统误差），因此对标准差差），因此对标准差 无无影响，但是从正态分布曲影响，但是从正态分布曲线来看，平移了一个位置。线来看，平移了一个位置。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心粗大误差特点粗大误差特点误差无规律误差无规律明显偏
10、离测量值的真值明显偏离测量值的真值定值系统误差消除方法定值系统误差消除方法常用有三种：抵消法，交换法，替换法常用有三种：抵消法，交换法，替换法变值系统误差消除方法变值系统误差消除方法常用有二种：对称法，半周期法常用有二种：对称法，半周期法粗大误差粗大误差属于异常值或坏值，应于剔除。属于异常值或坏值，应于剔除。测量数据的精度：测量数据的精度：精密度精密度，准确度准确度（正确度），（正确度），精确度精确度（精（精度）。度）。误差反映了误差反映了测量结果测量结果与与真值真值之间的差异，差异小，精度高，之间的差异，差异小，精度高，差异大，精度低。差异大，精度低。反映了测量结反映了测量结果中随机误差果中
11、随机误差的影响程度。的影响程度。反映了测量反映了测量结果中系统结果中系统误差的影响误差的影响程度程度反映了测量结果中随机误反映了测量结果中随机误差和系统误差和系统误差综合的影差综合的影响程度，响程度，表示测量结果与表示测量结果与真值的一致程度真值的一致程度。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心不确定度：不确定度：是对测量是对测量精度（或测量精确度）的评定方法，根精度（或测量精确度）的评定方法，根据评定方法的不同分为据评定方法的不同分为A类评定类评定和和B类评定类评定。误差是测量结果与真值之差误差是测量结果与真值之差，它以真值（或约定真值）为中心，它以真值（或约定真值）为中心，说明测量结
12、果与真值的差异程度；而说明测量结果与真值的差异程度；而测量不确定度是以反映人测量不确定度是以反映人们对测量认识不足的程度们对测量认识不足的程度，是以测量结果为中心，评估测量结，是以测量结果为中心，评估测量结果与被测量（真）值相符合的程度。果与被测量（真）值相符合的程度。数据处理方法：数据处理方法：表格法，图示法，经验公式法。表格法，图示法，经验公式法。一元线性回归方法：一元线性回归方法：端值法，平均值法，最小二乘法。端值法，平均值法，最小二乘法。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心第三章第三章电阻应变测量原理及方法电阻应变测量原理及方法应变片的工作特性应变片的工作特性灵敏系数测定条件灵
13、敏系数测定条件电阻值的测定条件电阻值的测定条件不安装不安装不受外力不受外力室温室温试件受单向应力作用试件受单向应力作用应变片粘贴在试件上应变片粘贴在试件上应变片轴线与试件受力方向一致应变片轴线与试件受力方向一致应变片灵敏系数定义：应变片灵敏系数定义：在应变片轴线方向的单向应力作用下，应在应变片轴线方向的单向应力作用下，应变片电阻的相对变化与粘贴应变片试件表面轴向应变之比值。变片电阻的相对变化与粘贴应变片试件表面轴向应变之比值。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心应变片粘贴在试件上应变片粘贴在试件上温度恒定温度恒定无外力（试件上）无外力（试件上）零点漂移测定条件零点漂移测定条件在以上条件
14、下，应变随时间增加而变化的称为在以上条件下，应变随时间增加而变化的称为零漂零漂。蠕变测定条件蠕变测定条件应变片粘贴在试件上应变片粘贴在试件上温度恒定温度恒定试件上外力恒定（或应变恒定）试件上外力恒定（或应变恒定）在以上条件下，应变随时间增加而变化的称为在以上条件下，应变随时间增加而变化的称为蠕变蠕变。横向效应系数定义：横向效应系数定义：指应变片圆弧部分的灵敏系数比上直线部指应变片圆弧部分的灵敏系数比上直线部分的灵敏系数乘上百分数。分的灵敏系数乘上百分数。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心热输出测定条件热输出测定条件应变片总电阻变化率应变片总电阻变化率应变片横向效应应变片横向效应应变片
15、粘贴在试件上应变片粘贴在试件上试件无外力试件无外力温度发生变化温度发生变化试件无约束力试件无约束力力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心读数应变读数应变为四桥臂上为四桥臂上应变片感受的应变应变片感受的应变之代数和之代数和电阻应变片的测量电路及其应用电阻应变片的测量电路及其应用电桥输出电压电桥输出电压应变仪的读数应变应变仪的读数应变力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心电桥特性电桥特性1.相邻相邻桥臂，应变桥臂，应变同同号，应变代数值号，应变代数值相减相减 应变应变异异号，应变代数值号，应变代数值相加相加2.相对相对桥臂，应变桥臂，应变同同号，应变代数值号，应变代数值相加相加 应变应
16、变异异号，应变代数值号，应变代数值相减相减半桥接线法半桥接线法与与全桥接线法全桥接线法最大区别是最大区别是半桥接线法半桥接线法：测量电桥半个桥是应变片（两片应变片）另半个：测量电桥半个桥是应变片（两片应变片）另半个桥是电阻（仪器内部）；桥是电阻（仪器内部）；全桥接线法全桥接线法：测量电桥四个桥臂上均为应变片（四片应变）。：测量电桥四个桥臂上均为应变片（四片应变）。测量电桥接桥方式测量电桥接桥方式单臂半桥接线法单臂半桥接线法 双臂双臂半桥接线法半桥接线法对臂全桥接线法对臂全桥接线法四臂四臂全桥接线法全桥接线法 串、并联接线法串、并联接线法力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心利用电桥特性可
17、实现1.消除测量时环境温度变化引起的误差消除测量时环境温度变化引起的误差2.增加读数应变增加读数应变 d ，提高测量灵敏度提高测量灵敏度3.在复杂应力状态下，测出某一内力分量引起的应变在复杂应力状态下，测出某一内力分量引起的应变利用好电桥特性，关键在于利用好电桥特性，关键在于接测量电桥接测量电桥。复习：复习：3.6.4测量电桥的连接与测量灵敏度测量电桥的连接与测量灵敏度，熟悉电桥连接与，熟悉电桥连接与测量灵敏度关系测量灵敏度关系3.9测量电桥的应用测量电桥的应用，熟练掌握不同的组桥方式与其结，熟练掌握不同的组桥方式与其结果的关系，并且掌握主要的果的关系，并且掌握主要的应变应变-应力换算应力换算
18、（弯曲切应（弯曲切应力、扭转切应力）力、扭转切应力）理解掌握理解掌握这两节的所有例题（不是背书）这两节的所有例题（不是背书）力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心*判断判断 1与与 2绝对值谁大？绝对值谁大？*用这两个应变片组成双臂半桥用这两个应变片组成双臂半桥测哪个内力分量引起的应变？测哪个内力分量引起的应变？*注意扭矩方向！注意扭矩方向！四桥臂串联或并联全桥，读四桥臂串联或并联全桥，读数应变应该是几倍的表面弯数应变应该是几倍的表面弯曲应变等？曲应变等？电测与桥路有关的都是选择题电测与桥路有关的都是选择题力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心另一类是这样的选择题，给了贴片位置，应
19、变片号以及桥路形另一类是这样的选择题，给了贴片位置，应变片号以及桥路形式，让你根据题意把应变号写到电桥桥臂上。式，让你根据题意把应变号写到电桥桥臂上。例：例：见下图，要求测见下图，要求测F2力引起的弯曲应变和力引起的弯曲应变和F力引起的压缩应力引起的压缩应变。变。给了两种桥路形式给了两种桥路形式F2力引起（力引起（）F力引起（力引起（）R1R2R1RRR3补偿片补偿片仪器内部电阻仪器内部电阻F1F2F弯曲应变弯曲应变压缩应变压缩应变力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心类似上面的受力形式，到时看清题意要求，在哪些位置布片类似上面的受力形式，到时看清题意要求，在哪些位置布片了，要求测哪个分
20、力引起的应变，然后确定哪个号的应变片了，要求测哪个分力引起的应变，然后确定哪个号的应变片放在哪个桥臂上。放在哪个桥臂上。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心第四章第四章 金属材料力学性能及测试原理金属材料力学性能及测试原理 试件：试件：按国标，对于比例试样按国标，对于比例试样 L0=10d0L0= 5d0金属材料的力学性能指标金属材料的力学性能指标：强度指标、塑性指标、弹：强度指标、塑性指标、弹 性指标。性指标。 以拉伸性能为主以拉伸性能为主对于圆试样对于圆试样强度指标测定时的速度：强度指标测定时的速度：在弹性范围内，按应力速率加载，超在弹性范围内，按应力速率加载，超过弹性范围后按应变
21、速率加载。过弹性范围后按应变速率加载。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心根据新国标，强度指标根据新国标，强度指标ReH，ReL，屈服强度指标屈服强度指标Rp，Rt，Rr规定强度指标规定强度指标Rm抗拉强度指标抗拉强度指标受力状态下测定受力状态下测定卸力状态下测定卸力状态下测定塑性指标：塑性指标：A断后伸长率断后伸长率Z断面收缩率断面收缩率A均匀变形和非均匀变形均匀变形和非均匀变形 标距范围内的平均变形标距范围内的平均变形注意：注意：A断后伸长率断后伸长率与与应变应变之区别之区别力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心试样长度试样长度L0 对对测截面收缩率测截面收缩率Z 无影响无影
22、响试样直径试样直径d0 对对测截面收缩率测截面收缩率Z 略有影响略有影响弹性指标：弹性指标：E、G，在材料弹性范围内测定。在材料弹性范围内测定。 试样试样拉伸断口距邻近标距距离小于等于拉伸断口距邻近标距距离小于等于1/3L0时，时，测测断后长断后长度要用断口移中方法。注意移中处理时的偶数格和奇数格测量度要用断口移中方法。注意移中处理时的偶数格和奇数格测量计算不一样。计算不一样。同同材料，同直径，不同长度，测得的断后伸长率材料，同直径，不同长度，测得的断后伸长率A不同，断面不同，断面收缩率收缩率Z相同。相同。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心低碳钢、铸铁低碳钢、铸铁 在拉伸、压缩、扭转
23、破坏时断口的形式在拉伸、压缩、扭转破坏时断口的形式 以及引起破坏的原因。以及引起破坏的原因。低碳钢低碳钢拉伸时拉伸时，破坏前出现颈缩，由于颈缩中心部分处于，破坏前出现颈缩，由于颈缩中心部分处于三向应力状态，因此，中心部分被拉坏，边缘部分仍是单向应三向应力状态，因此，中心部分被拉坏，边缘部分仍是单向应力状态，因此，边缘部分沿力状态，因此，边缘部分沿450方向由切应力引起破坏；方向由切应力引起破坏；压缩时压缩时，越压越扁，不会破坏；越压越扁，不会破坏；扭转时扭转时，沿与轴线垂直的截面由切应力，沿与轴线垂直的截面由切应力引起破坏。因为低碳钢属于拉、压强度相等的材料，而剪切强引起破坏。因为低碳钢属于拉
24、、压强度相等的材料，而剪切强度低于拉、压强度。度低于拉、压强度。铸铁铸铁拉伸时拉伸时由拉应力引起破坏；由拉应力引起破坏；压缩时压缩时，沿，沿450方向由切应方向由切应力引起破坏；力引起破坏；扭转时扭转时，沿，沿45 0 0方向由拉应力引起破坏。因为铸铁方向由拉应力引起破坏。因为铸铁的抗拉强度低于抗剪强度，抗剪强度低于抗压强度。的抗拉强度低于抗剪强度，抗剪强度低于抗压强度。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心力学测试误差分析考试力学测试误差分析考试考试地点：考试地点：A3201，A3202 请同学们带好学生证、计算器，请同学们带好学生证、计算器，提前提前10分钟到达分钟到达A3201，A
25、3202实验室外实验室外走廊处走廊处，等候进入考场。，等候进入考场。各班考试时间安排如下各班考试时间安排如下力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心考试时间考试时间考试班级考试班级考试人数考试人数13:4514:4521090111023837人人2109011201033人人14:5015:50210901120439，重修，重修40人人2012年年6月月11日（日（18周星期一周星期一)力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心关于力学测试与误差分析课程考试规则和给分原则 一一考试形式：考试形式：闭卷闭卷二二考试时间：考试时间：60分钟分钟三三给分原则：给分原则：1基本概念题基本概念
26、题（包括测试技术概念、误差分析和数据（包括测试技术概念、误差分析和数据处理、电阻应变测量原理及方法、金处理、电阻应变测量原理及方法、金属材料力学性能及测试原理属材料力学性能及测试原理4部分）部分）共共8题，共计题，共计48分；分；力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心2实验实验共计共计52分分根据实验报告项目分配如下：根据实验报告项目分配如下：实验仪器和设备实验仪器和设备5分分写全使用的实验仪器和设备写全使用的实验仪器和设备满分满分实验原理实验原理10分分画出桥路接线图：画出桥路接线图：5分分实验结果处理计算公式：实验结果处理计算公式：5分分实验步骤实验步骤10分分写出简单实验步骤：写出
27、简单实验步骤：3分分灵敏系数：灵敏系数：4分分实验结束恢复：实验结束恢复：3分分力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心 实验数据实验数据10分分三遍数据或增量三遍：三遍数据或增量三遍：4分分加初载：加初载：3分分数据准确性：数据准确性：3分分实验结果实验结果12分分结果正确结果正确满分满分思考题思考题5分分答案正确答案正确满分满分力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心一般实验装置都包含三部分一般实验装置都包含三部分1试验件部分试验件部分加力部分（给试验件加力，判断加力方向）加力部分（给试验件加力，判断加力方向）测力显示部分测力显示部分实验规范实验规范1只要试验允许，试验前必须加卸载
28、，至少三遍（消只要试验允许，试验前必须加卸载，至少三遍（消除机械滞后等）除机械滞后等）2只要试验允许，试验前必须加初载，一般为满载荷只要试验允许，试验前必须加初载，一般为满载荷的的5%10%（或根据设备特点固定初载荷值）（以（或根据设备特点固定初载荷值）（以排除机械间隙等）排除机械间隙等）3试验数据，一般做三遍，取平均值试验数据，一般做三遍，取平均值力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心已做试验分析：已做试验分析：1等强度梁实验装置等强度梁实验装置a.如何测表面应变（弯曲应变）如何测表面应变（弯曲应变）b.用单臂半桥（多点公共补偿）用单臂半桥（多点公共补偿）c.双臂半桥双臂半桥d.对臂全
29、桥对臂全桥e.四臂全桥四臂全桥f.串并联串并联首先观察应变片布片（粘贴）的位置，分析应变变化规律。首先观察应变片布片（粘贴）的位置，分析应变变化规律。等强度梁实验装置等强度梁实验装置力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心Fy然后确定：然后确定：要求计算（测）多大载荷下应力或应变的？要求计算（测）多大载荷下应力或应变的？200克，共测了克，共测了5个个200克，从克，从0（砝码盘重量为初载）至（砝码盘重量为初载）至1000克。克。这称为增量加载。这称为增量加载。两个目的：两个目的：一是一是可观察等强度梁在材料弹性阶段，其应力或应变可观察等强度梁在材料弹性阶段，其应力或应变是线性变化的，是线
30、性变化的，二是二是根据试验要求，只要试验允许数据至少测三根据试验要求，只要试验允许数据至少测三遍，取三遍的平均值。这个试验数据实际上测量了遍，取三遍的平均值。这个试验数据实际上测量了5遍，取遍，取5遍的遍的平均值计算的。平均值计算的。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心该实验考试时注意：该实验考试时注意：2.纯弯曲梁实验装置纯弯曲梁实验装置试验中，计算（测）梁在试验中，计算（测）梁在F 力为力为1KN作用下，沿梁横截作用下，沿梁横截面高度应力（应变）的分布规律。面高度应力（应变）的分布规律。实际测了实际测了4遍，取了遍，取了4遍的平均值。遍的平均值。c.如果要求测定应力，那就通过虎克定
31、律计算如果要求测定应力，那就通过虎克定律计算b.要求用何种组桥方式，测量上表面，还是下表面，根据要求组要求用何种组桥方式，测量上表面，还是下表面，根据要求组桥测量。桥测量。a.要求测多大载荷下的应变或应力，如要求测多大载荷下的应变或应力，如400克、克、600克等，根据克等，根据载荷考虑如何加载，若不够用增量加载方式，就用从复加在载荷考虑如何加载，若不够用增量加载方式，就用从复加在方式。方式。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心纯弯曲梁实验装置纯弯曲梁实验装置注意加力方向，注意加力方向，往下是给梁加力。往下是给梁加力。手轮旁边有指示手轮旁边有指示标签。标签。力学测试技术基础航空宇航学院
32、力学教学实验中心该实验考试时注意：该实验考试时注意：不会要求做分布曲线，只会要求测量距中性层某个距离层面不会要求做分布曲线，只会要求测量距中性层某个距离层面在某力作用下的应力，看清要求中性层在某力作用下的应力，看清要求中性层以上以上距离，还是距离，还是以下以下距离，或是距离，或是上、下上、下表面。（表面。（10mm，15mm，20mm）该设备最大载荷该设备最大载荷5KN，若要求测梁在，若要求测梁在F 力为力为2KN或或3KN或或4KN作用时的应力，应如何加载，如何组桥试验？作用时的应力，应如何加载，如何组桥试验？记住记住编号编号与中性层与中性层距离距离关系。通过关系。通过虎克定律虎克定律计算应
33、力。根据计算应力。根据载荷载荷考虑如何加载考虑如何加载，若不够用增量加载方式，就用从复加在，若不够用增量加载方式，就用从复加在方式。方式。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心3.弯扭组合实验装置弯扭组合实验装置弯扭组合实验装置弯扭组合实验装置该实验考试时注意：该实验考试时注意：测定弯矩引起的正应力、扭矩测定弯矩引起的正应力、扭矩引起的切应力（剪应力）、剪引起的切应力（剪应力）、剪力引起的弯曲剪应力（切应力）力引起的弯曲剪应力（切应力）。由于是确定应力，必须有应。由于是确定应力，必须有应力力-应变换算。应变换算。正应力上、下表面，单向应力正应力上、下表面，单向应力状态，用虎克定律状态，用
34、虎克定律切应力（剪应力），用切应力（剪应力），用A、C点的应变片，用广义虎克定律点的应变片，用广义虎克定律力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心TF力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心TTFSFS+M力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心d=4T 全全桥桥力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心4.拉压实验装置拉压实验装置该实验考试时注意：该实验考试时注意：1.板试件在某力作板试件在某力作用下的轴向应力。用下的轴向应力。会给定会给定F力力2.测定板试件的弹性测定板试件的弹性模量模量E。会给定应。会给定应变值变值 F拉压实验装置拉压实验装置对臂全桥对臂全桥力学测试技术基础
35、航空宇航学院力学教学实验中心四臂全桥四臂全桥根据虎克定律根据虎克定律可求得可求得E用对臂全桥用对臂全桥四臂全桥四臂全桥力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心主通道主通道0CBA补偿补偿BC测量通道测量通道A、B、C、DABCD123456789101112力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心1.看清题意，测什么（或测哪个位置的），有没有组桥看清题意，测什么（或测哪个位置的），有没有组桥要求，有，则按要求组桥，没有，则自己确定，选择要求，有，则按要求组桥，没有，则自己确定，选择灵敏度大的组桥方式，并将接桥方式画出，画惠斯顿灵敏度大的组桥方式，并将接桥方式画出，画惠斯顿电桥形式。电桥
36、形式。2.测定应变还是应力，测应力，则写出应变测定应变还是应力，测应力，则写出应变-应力换算应力换算公式。公式。3.确定加载方案，按实验要求测得有关数据，并处理数确定加载方案，按实验要求测得有关数据，并处理数据，得到结果。据，得到结果。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心1分析各种测量方法中温度补偿的实现方法。分析各种测量方法中温度补偿的实现方法。 单臂半桥、对臂全桥组桥均由温度补偿片实现温度补偿；双臂半桥、四臂全桥、串、并联半桥组桥均由工作片实现温度自补偿。2采用串联或并联组桥方式，能否提高测量灵敏度？为什么？采用串联或并联组桥方式，能否提高测量灵敏度？为什么？ 采用串联或并联组桥方
37、式，不能提高测量灵敏度。因为无论串、并联均不能改变 ，不能提高读数应变。3当应变片灵敏系数与应变仪灵敏系数一致时，将粘贴在被测件当应变片灵敏系数与应变仪灵敏系数一致时，将粘贴在被测件上的应变片组成单臂半桥测量电路，被测件受力后，应变仪读上的应变片组成单臂半桥测量电路，被测件受力后，应变仪读到的应变是否是被测件表面的应变？到的应变是否是被测件表面的应变？实验二思考题实验二思考题力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心 电桥测量灵敏度是测量电桥所感受被测件上应变的灵敏程度。P66 当应变片灵敏系数与应变仪灵敏系数一致，组成单臂半桥测量电路时，应变仪读到的应变即为被测件表面的应变。4电桥测量灵敏
38、度是否指用应变片组成的测量电桥所感受被测电桥测量灵敏度是否指用应变片组成的测量电桥所感受被测件上应变的灵敏程度？件上应变的灵敏程度？5.将粘贴在被测件上的应变片组成测量电桥接至应变仪上，将粘贴在被测件上的应变片组成测量电桥接至应变仪上，未对被测件作用外力，但应变仪有读数应变，问该读数应变未对被测件作用外力，但应变仪有读数应变，问该读数应变是由什么原因引起的？是由什么原因引起的？ 该读数应变是由于四桥臂电阻阻值不完全相等，造成电桥不平衡所引起的。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心1.比较应变片比较应变片6和和7（或应变片（或应变片4和和5）的应变值，可得到什么结）的应变值，可得到什么结
39、论？论？ 4和5，6和7应变相等，符号相反，对称于中性层，纵向纤维间无挤压。实验三思考题实验三思考题2.应变片测量的应变是：应变片测量的应变是：a.应变片栅长中心处的应变？应变片栅长中心处的应变？b.应变片栅长长度内的平均应变？应变片栅长长度内的平均应变？c.应变片栅长两端点处的平均应变？应变片栅长两端点处的平均应变？应变片测量的应变是应变片栅长长度内的平均应变3.本实验中对应变片的栅长尺寸有无要求？为什么？本实验中对应变片的栅长尺寸有无要求？为什么？力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心 本实验中对应变片的栅长尺寸无要求。因为应变片测量的应变是应变片栅长长度内的平均应变，而纯弯曲梁在纯
40、弯曲段内沿梁轴线方向应变是均匀的，沿梁横截面高度应变是线性分布的。 根据公式 ，实测应变分别为：274.5、206、137。4应变片的灵敏系数应变片的灵敏系数K为为2.24，应变仪的灵敏系数，应变仪的灵敏系数K仪仪为为2.12，已知，已知读数应变分别为读数应变分别为290，218，145，问实测应变为多，问实测应变为多少？少？5能通过加长或增加应变片敏感栅线数的方法改变应变片的电阻能通过加长或增加应变片敏感栅线数的方法改变应变片的电阻值来改变应变片的灵敏系数？为什么？值来改变应变片的灵敏系数？为什么？力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心用用加长或增加应变片敏感栅线数的方法改变应变片的电
41、阻值，不能改变应变片的灵敏系数，因为应变片的灵敏系数与电阻变化率有关， 即 实验四讨论实验四讨论1.不同约束支撑条件下，细长压杆失稳时的变形特征有何不同？不同约束支撑条件下，细长压杆失稳时的变形特征有何不同？不同约束支撑条件下，细长压杆失稳时的变形特征不同，两端铰支撑时，变形对称，在 处，变形最大，为失稳截面；而一端固定一端铰支撑时，则在 处，变形最大，为失稳截面；后者的临界力力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心2.临界力测定结果和理论计临界力测定结果和理论计算结果之间的差异主要是算结果之间的差异主要是由哪些因数引起的？由哪些因数引起的？临界力测定结果和理论计算结果之间的差异主要影响因
42、素有：a）压杆受一对P力作用，P力 作用偏心会影响测量结 果；b）压杆反复测试，产生预弯曲，会影响测量结果；c）应变片粘贴位置与失稳截面有差异，会影响测量结果；d）理论计算力学模型与实际不完全一致，会引起计算结果与实 测结果的差异，比如压杆长度，在一端固定一端铰支撑时， 压杆长度的实际尺寸是小于350mm的。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心1.测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线方测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线方法，请画出测量电桥的接法。法，请画出测量电桥的接法。实验六思考题实验六思考题a测量弯矩引起的应变，还可以用R5 或R11与补偿片组成单臂半桥，
43、见图；b测量扭矩引起的应变见下图；c测量剪力引起的应变见下图；力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心2.本实验中能否用二轴本实验中能否用二轴450应变花替代三轴应变花替代三轴450应变花来确定主应变花来确定主应力的大小和方向？为什么？应力的大小和方向？为什么？本实验中A、C两点可以用二轴450应变花替代三轴450应变花，B、D两点不可以。因为，从理论上讲，A、C两点主应力方向是已知的，只要求主应力大小，两个未知数，只要用两个应变片就可以了。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心3.本实验中，测定剪力本实验中，测定剪力FS引起的剪应力时，是否有其他力的影引起的剪应力时，是否有其他力的
44、影响？若存在其他力的影响，请画出仅测定剪力响？若存在其他力的影响，请画出仅测定剪力FS引起的剪应引起的剪应力的布片图以及组桥接线图。力的布片图以及组桥接线图。有弯矩引起的应变的影响TTFSFS M- M- M力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l实验一思实验一思考考题题l1. 测定材料的力学性能为什么要用标准试件？l 为了排除试件尺寸对材料塑性指标 A 测试结果的影响，便于进行不同材料间的塑性指标 A 的比较。l2材料拉伸时有哪些力学性能指标？l 材料拉伸时的力学性能指标有强度指标：上屈服强度ReH、下屈服强度ReL；规定非比例延伸强度Rp，规定残余延伸强度Rr，规定总延伸强度Rt，抗
45、拉强度Rm ；塑性指标：断后伸长率A，断面收缩率Z；弹性指标：弹性模量E，泊松比。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l3测定断后伸长率 A11.3 时，若断面邻近标距点的距离小于或等于1/3L0时，应如何处理？l 应进行断口移中处理，按 l l 或按 l 来进行计算。l4试述低碳钢、铸铁拉伸、压缩、扭转时，主要是由哪些应力引起破坏的，为什么？l 低碳钢拉伸时，首先出现颈缩，由于颈缩中心部分处于三向应力状态，因此，中心部分被拉坏，边缘部分仍是单向应力状态，因此，边缘部分沿45 方向由切应力引起破坏；压缩时，越压越扁，不会破坏；扭转时，沿与轴线垂直的截面由切应力引起破坏。因为低碳钢属于拉
46、、压强度相等的材料，而剪切强度低于拉、压强度。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l 铸铁拉伸时由拉应力引起破坏；压缩时，沿45方向由切应力引起破坏；扭转时，沿45 方向由拉应力引起破坏。因为铸铁的抗拉强度低于抗剪强度，抗剪强度低于抗压强度。l5规定强度指标Rp、Rr、Rt是在受力还是在卸力的情况下测定的？ Rp0.2和Rr0.2有何区别？l 规定非比例延伸强度Rp和规定总延伸强度Rt是在受力的条件下测定的；规定残余延伸强度Rr是在卸力后测定的. Rp 0.2表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力，在受力的情况下测定；而Rr 0.2则表示规定残余延伸率为0.2%时的应力，在卸力的情况下
47、测定。对于大多数金属材料，Rp 0.2与Rr 0.2非常接近。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l实验八思考题l1.试件尺寸、形状对测定弹性模量和泊松比有无影响？为什么？l 试件尺寸对测定弹性模量有影响，对测定泊松比无影响；试件形状对测定弹性模量和泊松比均无影响，因为计算弹性模量时与试件的横截面尺寸有关，与试件形状无关。计算泊松比时，与试件形状和尺寸都无关。l2.试件上应变片粘贴时与试件轴线出现平移或角度差，对实验结果有无影响？l 试件上应变片粘贴时与试件轴线出现平移，对实验结果基本没有影响；出现角度差对实验结果就有影响。力学测试技术基础航空宇航学院力学教学实验中心l3.本实验为什么采用全桥接线法？l 采用全桥接线法可以消除试件预弯曲的影响，同时也可以消除载荷作用不在同一轴线上造成试件弯曲的影响。l4.比较本实验的数据处理方法。l 由于本实验在材料弹性范围内测定，材料在弹性范围内的应力-应变呈线性关系，因此三种数据处理（端值法、平均值法、最小二乘法）的结果差异不大。所以遇到类似线性的测试，数据处理用端值法比较好，既简单又保证一定的数据处理精度。
