材料力學(xué)實驗緒論課PPT課件

.,1,材料力學(xué)實驗緒論課,工程力學(xué)系材料力學(xué)實驗室電測室,.,2,一.學(xué)生實驗課守則,學(xué)生進(jìn)入實驗室應(yīng)遵守實驗課守則。實驗時應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真，保持課堂安靜。實驗課前必須預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，未經(jīng)預(yù)習(xí)不得進(jìn)行實驗。愛護(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)及時報告任課教師。實驗完畢應(yīng)整理實驗現(xiàn)場，實驗設(shè)備恢復(fù)實驗前狀態(tài)，實驗記錄必須經(jīng)教師審閱后方可離開實驗室。,.,3,二.機(jī)、儀器使用規(guī)則,在實驗前必須了解所使用機(jī)、儀器的一般原理及操作方法，實驗時應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。非本實驗所用機(jī)、儀器切勿任意動用。實驗過程中，如發(fā)生故障，應(yīng)立即停止實驗，及時報告教師；切忌自作主張，擅自處理。實驗完畢后，應(yīng)將機(jī)、儀器恢復(fù)到實驗前狀態(tài)，關(guān)閉電源。,.,4,三.材料力學(xué)實驗緒論,實驗課的作用。實驗課是材料力學(xué)教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。鞏固、加深和運(yùn)用講課中的基本理論知識。掌握測定材料機(jī)械性能及測定應(yīng)力和變形的基本方法。學(xué)會有關(guān)的機(jī)、儀器的操作使用。培養(yǎng)獨(dú)立確定實驗方案、正確處理實驗結(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)實驗緒論,2.材料力學(xué)實驗的主要內(nèi)容：測定材料機(jī)械性能的實驗：拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊等。實驗?zāi)康模红柟谈拍?、增?qiáng)感性認(rèn)識，掌握實驗方法。驗證理論的實驗：將實際問題抽象為理想模型，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，理論公式是否能實際運(yùn)用需要通過實驗驗證。彎曲應(yīng)力、壓桿穩(wěn)定、彎扭組合受力等實驗屬于驗證性實驗。實驗?zāi)康模红柟汤碚摳拍?、學(xué)會驗證方法。綜合性實驗：工程中實際構(gòu)件的形狀和受力情況復(fù)雜，單憑理論計算比較困難。通常采用實驗的方法測定應(yīng)力和變形。綜合性實驗包括：組合梁、框架、薄壁構(gòu)件、組合柱等實驗。實驗?zāi)康模褐赜?xùn)練用電測法測定應(yīng)力應(yīng)變、正確使用電阻應(yīng)變儀的能力，掌握電測法的基本技術(shù)。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基本理論確定實驗方案，分析實驗現(xiàn)象的能力。,.,6,三.材料力學(xué)實驗緒論,3.做好實驗應(yīng)注意的幾個問題（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)，明確實驗?zāi)康摹⒃砗筒襟E；確定實驗的具體方法，如要求理論計算的實驗，都應(yīng)進(jìn)行理論計算。設(shè)計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。（2）實驗過程中應(yīng)做到：充分動手：掌握有關(guān)的實驗技術(shù)，能獨(dú)立操作機(jī)、儀器。充分動腦：密切結(jié)合、靈活運(yùn)用基本理論知識。善于觀測實驗現(xiàn)象和對實驗結(jié)果的分析，加深對基本理論知識的理解。電測實驗：23人；性能實驗：34人一組。（3）實驗結(jié)束后：應(yīng)認(rèn)真做好實驗報告，報告獨(dú)立完成。,.,7,三.材料力學(xué)實驗緒論,4.對實驗報告的要求實驗報告報告應(yīng)包括以下基本內(nèi)容。實驗名稱，實驗日期，實驗成員姓名及學(xué)號。實驗?zāi)康?。實驗設(shè)備及裝置簡圖：應(yīng)注明所用機(jī)、儀器的名稱、型號、精度、量程等，并畫出實驗裝置簡圖。原始實驗數(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、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。實驗數(shù)據(jù)的處理：實驗數(shù)據(jù)應(yīng)列表和以曲線形式給出，注明測量單位，給出最終實驗結(jié)果。對結(jié)果應(yīng)定性分析實驗誤差，分析主要誤差來源。實驗結(jié)果的討論：應(yīng)將實驗中所觀測到的主要現(xiàn)象、實驗結(jié)果進(jìn)行總結(jié)歸納；并運(yùn)用基本理論，分析實驗中觀測到的實驗現(xiàn)象，以便鞏固和加深基本理論概念。在報告中可以表達(dá)對實驗的體會及對實驗的意見。,.,8,三.材料力學(xué)實驗緒論,實驗曲線的正確畫法，左圖不正確，右圖正確。,圖1理論曲線與實驗曲線,.,9,2003年春季學(xué)期材力實驗課進(jìn)度表2002,12,30,實驗教室安排：電測在1515（五層）強(qiáng)度在3104（一層）理力在3120（一層）,實驗課進(jìn)度表,2003年春季學(xué)期材力實驗課進(jìn)度表2002,12,30,.,10,三.材料力學(xué)實驗緒論,5.電測法的基本原理（一）電測應(yīng)變技術(shù)在科研和生產(chǎn)實踐中的地位：電測技術(shù)是利用敏感元件電阻應(yīng)變片，把機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量的一種測量方法，由于它測量方法簡便、精度高、穩(wěn)定性好、便于攜帶、可進(jìn)行野外現(xiàn)場測量等特點，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：電阻變化率與應(yīng)變成線性關(guān)系；尺寸小，重量輕，對構(gòu)件的工作狀態(tài)影響極微?。粶y量范圍：05000；頻響好：05000Hz。精度高、通用性好：精度在0.11，可測應(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點的應(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：應(yīng)變敏感柵的軸向長度；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。允許電流：靜荷測量25mA，動荷75100mA，電流大應(yīng)變片溫度升高，影響測量精度。,.,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點應(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)變在10-310-6,電阻變化率很小，通常采用橋式電路精確測量，即惠斯頓電橋,.,16,可以證明輸出電壓與橋臂阻值的關(guān)系：若電橋的四個臂均與粘貼于構(gòu)件上的電阻片相連，當(dāng)構(gòu)件變形時，橋臂上的阻值分別變?yōu)椋篟1+R1、R2+R2、R3+R3、R4+R4。此時BD點的輸出電壓為：當(dāng)在小應(yīng)變、等橋臂（R1=R2=R3=R4）、相同的靈敏系數(shù)時，上式簡化成下式：式中：1、2、3、4分別代表四個應(yīng)變片所感受的應(yīng)變值。,.,17,2.幾種常用的組橋方式：（1）單臂測量：橋路中只有一個橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：（2）半橋測量：橋路中相鄰的兩個橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：（3）對臂測量：橋路中相對的兩個橋臂參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：（4）全橋測量：橋路中四個橋臂全部參與構(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用的量?？梢岳秒姌蚣訙p特性，通過溫度補(bǔ)償片來消除。,.,19,半橋測量在橋路中AB,BC臂接工作片，CD,DA接儀器內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電阻。兩枚工