材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論課PPT課件

.,1,材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論課,工程力學(xué)系材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室電測(cè)室,.,2,一.學(xué)生實(shí)驗(yàn)課守則,學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室應(yīng)遵守實(shí)驗(yàn)課守則。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真，保持課堂安靜。實(shí)驗(yàn)課前必須預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，未經(jīng)預(yù)習(xí)不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。愛(ài)護(hù)機(jī)、儀器及其他設(shè)備，并應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，如發(fā)生故障應(yīng)及時(shí)報(bào)告任課教師。實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)整理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備恢復(fù)實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)記錄必須經(jīng)教師審閱后方可離開實(shí)驗(yàn)室。,.,3,二.機(jī)、儀器使用規(guī)則,在實(shí)驗(yàn)前必須了解所使用機(jī)、儀器的一般原理及操作方法，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。非本實(shí)驗(yàn)所用機(jī)、儀器切勿任意動(dòng)用。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如發(fā)生故障，應(yīng)立即停止實(shí)驗(yàn)，及時(shí)報(bào)告教師；切忌自作主張，擅自處理。實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)將機(jī)、儀器恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)，關(guān)閉電源。,.,4,三.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論,實(shí)驗(yàn)課的作用。實(shí)驗(yàn)課是材料力學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。鞏固、加深和運(yùn)用講課中的基本理論知識(shí)。掌握測(cè)定材料機(jī)械性能及測(cè)定應(yīng)力和變形的基本方法。學(xué)會(huì)有關(guān)的機(jī)、儀器的操作使用。培養(yǎng)獨(dú)立確定實(shí)驗(yàn)方案、正確處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。,.,5,三.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論,2.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容：測(cè)定材料機(jī)械性能的實(shí)驗(yàn)：拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊等。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模红柟谈拍?、增?qiáng)感性認(rèn)識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)方法。驗(yàn)證理論的實(shí)驗(yàn)：將實(shí)際問(wèn)題抽象為理想模型，再根據(jù)科學(xué)假設(shè)，推導(dǎo)出一般性公式。假設(shè)是否正確，理論公式是否能實(shí)際運(yùn)用需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。彎曲應(yīng)力、壓桿穩(wěn)定、彎扭組合受力等實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模红柟汤碚摳拍?、學(xué)會(huì)驗(yàn)證方法。綜合性實(shí)驗(yàn)：工程中實(shí)際構(gòu)件的形狀和受力情況復(fù)雜，單憑理論計(jì)算比較困難。通常采用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定應(yīng)力和變形。綜合性實(shí)驗(yàn)包括：組合梁、框架、薄壁構(gòu)件、組合柱等實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褐赜?xùn)練用電測(cè)法測(cè)定應(yīng)力應(yīng)變、正確使用電阻應(yīng)變儀的能力，掌握電測(cè)法的基本技術(shù)。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基本理論確定實(shí)驗(yàn)方案，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力。,.,6,三.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論,3.做好實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題（1）做好預(yù)習(xí)和課前的準(zhǔn)備工作要做到：課前預(yù)習(xí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砗筒襟E；確定實(shí)驗(yàn)的具體方法，如要求理論計(jì)算的實(shí)驗(yàn)，都應(yīng)進(jìn)行理論計(jì)算。設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)做到：充分動(dòng)手：掌握有關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，能獨(dú)立操作機(jī)、儀器。充分動(dòng)腦：密切結(jié)合、靈活運(yùn)用基本理論知識(shí)。善于觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，加深對(duì)基本理論知識(shí)的理解。電測(cè)實(shí)驗(yàn)：23人；性能實(shí)驗(yàn)：34人一組。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后：應(yīng)認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告獨(dú)立完成。,.,7,三.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論,4.對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告報(bào)告應(yīng)包括以下基本內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)名稱，實(shí)驗(yàn)日期，實(shí)驗(yàn)成員姓名及學(xué)號(hào)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置簡(jiǎn)圖：應(yīng)注明所用機(jī)、儀器的名稱、型號(hào)、精度、量程等，并畫出實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖。原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：包括所用材料的力學(xué)性能指標(biāo)，如：材料名稱及牌號(hào)、彈性模量E。機(jī)、儀器的量程，加載速度、應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)、電阻片的靈敏系數(shù)、試樣的幾何尺寸等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)列表和以曲線形式給出，注明測(cè)量單位，給出最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)結(jié)果應(yīng)定性分析實(shí)驗(yàn)誤差，分析主要誤差來(lái)源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論：應(yīng)將實(shí)驗(yàn)中所觀測(cè)到的主要現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)歸納；并運(yùn)用基本理論，分析實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以便鞏固和加深基本理論概念。在報(bào)告中可以表達(dá)對(duì)實(shí)驗(yàn)的體會(huì)及對(duì)實(shí)驗(yàn)的意見。,.,8,三.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論,實(shí)驗(yàn)曲線的正確畫法，左圖不正確，右圖正確。,圖1理論曲線與實(shí)驗(yàn)曲線,.,9,2003年春季學(xué)期材力實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度表2002,12,30,實(shí)驗(yàn)教室安排：電測(cè)在1515（五層）強(qiáng)度在3104（一層）理力在3120（一層）,實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度表,2003年春季學(xué)期材力實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度表2002,12,30,.,10,三.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論,5.電測(cè)法的基本原理（一）電測(cè)應(yīng)變技術(shù)在科研和生產(chǎn)實(shí)踐中的地位：電測(cè)技術(shù)是利用敏感元件電阻應(yīng)變片，把機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量的一種測(cè)量方法，由于它測(cè)量方法簡(jiǎn)便、精度高、穩(wěn)定性好、便于攜帶、可進(jìn)行野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等特點(diǎn)，目前運(yùn)用極為廣泛。（二）電阻應(yīng)變片：（1）應(yīng)變片的分類：根據(jù)敏感元件的材料和型式可分為以下幾類。,.,11,根據(jù)溫度可分為：低溫：30以下；常溫：3060；中溫：60300；高溫：300以上。（2）應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)：電阻變化率與應(yīng)變成線性關(guān)系；尺寸小，重量輕，對(duì)構(gòu)件的工作狀態(tài)影響極微小；測(cè)量范圍：05000；頻響好：05000Hz。精度高、通用性好：精度在0.11，可測(cè)應(yīng)變、力、位移、加速度、壓力、扭矩等物理量。（3）金屬絲的應(yīng)變效應(yīng):根據(jù)物理學(xué)可知，物體的幾何尺寸與電阻值有如下關(guān)系：對(duì)上式微分后可得：根據(jù)金屬的物理性質(zhì)有：,C-在常溫常壓條件下為常數(shù)。,-體積變化率。,金屬絲在受單向拉伸時(shí)電阻變化率,與軸向應(yīng)變,有如下關(guān)系：,.,12,由上式可見，當(dāng)電阻片粘貼在構(gòu)件上并一起變形，金屬絲的電阻變化與被測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變成正比。電阻片就是利用這一原理，將機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行測(cè)量。（4）應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)形式及主要性能指標(biāo)：應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)如圖，主要參數(shù)如下：基長(zhǎng)：應(yīng)變敏感柵的軸向長(zhǎng)度；原始電阻值：60、120、350、600、1000，其中以120為常用。,.,13,圖1電阻片的結(jié)構(gòu)圖,絕緣電阻：指敏感柵和基底的電阻值，一般在500M以上。靈敏系數(shù)K：應(yīng)變片最重要的技術(shù)參數(shù)，應(yīng)變片的K值抽樣檢測(cè)。允許電流：靜荷測(cè)量25mA，動(dòng)荷75100mA，電流大應(yīng)變片溫度升高，影響測(cè)量精度。,.,14,.,15,（三）應(yīng)變儀及基本原理：1.橋式電路原理：已知應(yīng)變片電阻變化率與被測(cè)點(diǎn)應(yīng)變成正比，即一般應(yīng)變片的K值在2.0左右，機(jī)械應(yīng)變?cè)?0-310-6,電阻變化率很小，通常采用橋式電路精確測(cè)量，即惠斯頓電橋,.,16,可以證明輸出電壓與橋臂阻值的關(guān)系：若電橋的四個(gè)臂均與粘貼于構(gòu)件上的電阻片相連，當(dāng)構(gòu)件變形時(shí)，橋臂上的阻值分別變?yōu)椋篟1+R1、R2+R2、R3+R3、R4+R4。此時(shí)BD點(diǎn)的輸出電壓為：當(dāng)在小應(yīng)變、等橋臂（R1=R2=R3=R4）、相同的靈敏系數(shù)時(shí)，上式簡(jiǎn)化成下式：式中：1、2、3、4分別代表四個(gè)應(yīng)變片所感受的應(yīng)變值。,.,17,2.幾種常用的組橋方式：（1）單臂測(cè)量：橋路中只有一個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：（2）半橋測(cè)量：橋路中相鄰的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：（3）對(duì)臂測(cè)量：橋路中相對(duì)的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：（4）全橋測(cè)量：橋路中四個(gè)橋臂全部參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：,.,18,溫度補(bǔ)償片引起電阻片的阻值改變的因素：1.機(jī)械變形；2.溫度變化。溫度變化引起阻值改變的量是無(wú)用的量?？梢岳秒姌蚣訙p特性，通過(guò)溫度補(bǔ)償片來(lái)消除。,.,19,半橋測(cè)量在橋路中AB,BC臂接工作片，CD,DA接儀器內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電阻。兩枚工