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1、材料力学实验材料力学实验( (三三) ) 纯弯梁的弹性模量、泊松比、纯弯梁的弹性模量、泊松比、正应力电测综合实验正应力电测综合实验一、概述：一、概述： 在工程上有许多构件的在工程上有许多构件的几何形状几何形状非常复杂或者构件非常复杂或者构件所受的外力所受的外力非常复非常复杂或者构件的杂或者构件的边界条件边界条件不清楚，在这样的情况下，用材料力学理论很难求不清楚，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。因此，就必须通过实验的方法来寻求解答即实验应解或者是根本没有解。因此，就必须通过实验的方法来寻求解答即实验应力分析而力分析而电阻应变测试方法就是实验应力分析中运用最为广泛的一种电阻
2、应变测试方法就是实验应力分析中运用最为广泛的一种。电测中的传感元件电测中的传感元件-电阻应变片电阻应变片空调压缩机现场应力测试空调压缩机现场应力测试电测在大型构件应力分析中的应用电测在大型构件应力分析中的应用电测在汽车衡中的应用电测在汽车衡中的应用传感器传感器应变仪应变仪电桥盒电桥盒电测在自动生产线上的应用电测在自动生产线上的应用传感器传感器二、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法；、初步掌握电测法的基本原理和测试方法； 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、计算出正应力，、测定梁在纯弯曲时各测点的正应变、计算
3、出正应力， 并与理论计算值比较以验证弯曲正应力公式。并与理论计算值比较以验证弯曲正应力公式。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电子万能材料试验机；电子万能材料试验机；4 4、0.02mm 0.02mm 游标卡尺、钢卷尺；游标卡尺、钢卷尺；4 4、绘出梁在纯弯曲时正应变沿梁高度的分布图。、绘出梁在纯弯曲时正应变沿梁高度的分布图。3、测定测定矩形截面梁的弹性模量和泊松比；矩形截面梁的弹性模量和泊松比；四、实验步骤：四、实验步骤：1 1、用游标卡尺和钢直尺测量梁的宽度、用游标卡尺和钢直尺测量梁的
4、宽度b b和高度和高度h h，载荷作用点到梁支点的距离，载荷作用点到梁支点的距离a a2 2、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入、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入 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、依照静态电阻应变仪的操作规程对应变仪进行检验并调整每点的电桥平衡。、依照静态电阻应变仪的操作规程对应变仪进行检验并调整每点的电桥平衡。4 4、启动、启动CMT5105CMT5105电子万能材料试验机电子万能材料试验机, ,按加载方案逐级加载，每加一级载荷，按加载方案逐级加载，每加一级载荷， 相应测读一次各
5、点的应变值直至加到预计的最终载荷为止，然后全部卸载。相应测读一次各点的应变值直至加到预计的最终载荷为止，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（简称电测法）的原理是用电阻应变片作为传感电阻应变测量（简称电测法）的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成转换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片电阻应变片电电 量量光、电
6、、机械光、电、机械传感器传感器测量仪器测量仪器数据采集与处理数据采集与处理预预 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电阻应变片的灵敏系数电阻应变片的灵敏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：线应变与电阻变化由实验知：线应变与电阻变化率之间存在线性关系。率之间存在线性关系。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 间的输出电压
7、改变为：间的输出电压改变为：利用电桥平衡原理测量电阻改变，从而进一步得到被测构件表面的应变。利用电桥平衡原理测量电阻改变，从而进一步得到被测构件表面的应变。构件构件应变片应变片R2R3R4FFR1ABDCUR1R2R3R4UBD电桥平衡条件电桥平衡条件正负正负八、温度补偿：八、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，环境温度的变贴在附近不受力处，环境温度的变化对相同应变片化对相同应变片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，利用电桥特性即可以消除。由于温度变化对电阻值影
8、响很大，利用电桥特性即可以消除。温度补偿片温度补偿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时当温度变化时九、单梁布片示意图及实验值计算九、单梁布片示意图及实验值计算D=sIyMz理等量逐级加载法：等量逐级加载法：D=esE实每一枚每一枚纵向纵向应变片间距为应变片间距为:h/4:h/4m34521m中性层中性层aabhF/2F/267横向横向应变片应变片十、叠梁布片示意图及各点的应变值测定十、叠梁布片示意图及各点的应变值测定应变沿梁高度的分布图应变沿梁高度的分布图L Lh53412hF/2F/212345导导线线接接线线住住123456781/4 桥
9、桥9补偿补偿10半桥半桥通道号通道号应变量及设置修正系数应变量及设置修正系数12345678910确认确认退格退格设置设置平衡平衡短接片短接片ABCD十、接线示意图十、接线示意图：1 1点点2 2点点3 3点点4 4点点5 5点点工作片工作片温度补偿片温度补偿片DH3818静态应变仪静态应变仪十一、实验数据表：十一、实验数据表：梁的材料：弹簧钢梁的材料：弹簧钢10002000300040005000 应变增量平均值应变增量平均值实测应力实测应力实实（MPaMPa）理论应力理论应力理理（MPaMPa）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
10、增量增量应变值应变值 增量增量 应变值应变值 增量增量1000100010001000p测点测点1 ()2 ( )3 ()4 ( )5 ()理理- -实实 理理100%6( () )7( () )横向应变横向应变 上 横向应变横向应变 下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十二、实验报告要求：十二、实验报告要求：1 1、在实验报告原理部分，要绘出实验装置简图和惠斯顿电桥图；、在实验报告原理部分，要绘出实验装置简图和惠斯顿电桥图；2 2、在报告中，根据测量结果绘出沿梁高度的应变分布图；、在报告中，根据测量结果绘出沿梁高度的应变分布图；3 3、根据梁的实测应力与理论应力进行比较并分
11、析误差原因；、根据梁的实测应力与理论应力进行比较并分析误差原因；4 4、根据实测值计算出梁的泊松比和弹性模量。、根据实测值计算出梁的泊松比和弹性模量。将构件表面微小的机械变形，通过电阻应变片转换为电量来测量的方法将构件表面微小的机械变形，通过电阻应变片转换为电量来测量的方法三、电测法基本原理三、电测法基本原理: :机械变形机械变形L/L=电阻应变片电阻应变片R/RA/D转换转换计算机计算机R电阻应变仪电阻应变仪R UU将被测构件表面的物理量、力学量、机械量等非电量转换成电量进行测量的一种将被测构件表面的物理量、力学量、机械量等非电量转换成电量进行测量的一种实验方法实验方法-电测法电测法大型拖车现场应力测试大型拖车现场应力测试
