材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心材料力學(xué)實(shí)驗(yàn) 材料力學(xué)理論應(yīng)力，應(yīng)變分析理論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證零件疲勞設(shè)計(jì)校核構(gòu)件動(dòng)態(tài)強(qiáng)度設(shè)計(jì)校核構(gòu)件零件靜動(dòng)態(tài)應(yīng)變（含變形）應(yīng)力實(shí)測(cè)構(gòu)件靜強(qiáng)度，剛度、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、校核構(gòu)件塑性設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核一 緒論1、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)與材料力學(xué)、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)與材料力學(xué)材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心2、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容（1）材料力學(xué)性能測(cè)定材料力學(xué)性能測(cè)定 a，為構(gòu)件設(shè)計(jì)提供材料的力學(xué)性能指標(biāo)和參數(shù)。 如 等； b，材料材質(zhì)復(fù)

2、驗(yàn)； c，評(píng)定材料的熱處理工藝、焊接工藝； d，構(gòu)件失效分析； e，研究新型合金材料。合成材料。（2）驗(yàn)證理論驗(yàn)證理論 驗(yàn)證理論有三層意義kbpAvGE、，、1s)(驗(yàn)證現(xiàn)有理論驗(yàn)證新建立的理論修正、發(fā)展理論材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)（3）應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)：應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)：主要介紹應(yīng)變電測(cè)及光彈性實(shí)驗(yàn)主要介紹應(yīng)變電測(cè)及光彈性實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：只要是變形固體，不管結(jié)構(gòu)形狀、受力如何 復(fù)雜，也不必準(zhǔn)確了解邊界條件，在某些特 殊條件下，用實(shí)驗(yàn)方法甚至能比理論計(jì)算更 簡(jiǎn)便、迅速準(zhǔn)確的提供結(jié)果或結(jié)論。材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)例例（1

3、 1）：）：1010萬萬kWkW大型變壓器真空箱的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)大型變壓器真空箱的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)失穩(wěn)真空度（）不會(huì)失穩(wěn))(應(yīng)變材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)例例（2 2）：勝利埕北油田）：勝利埕北油田2525A A，管樁及導(dǎo)管應(yīng)力實(shí)測(cè)。管樁及導(dǎo)管應(yīng)力實(shí)測(cè)。 載荷復(fù)雜多變，邊界條件難于準(zhǔn)確確定。載荷復(fù)雜多變，邊界條件難于準(zhǔn)確確定。材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)例例（3 3）：光彈性實(shí)驗(yàn)）：光彈性實(shí)驗(yàn) 全場(chǎng)顯示應(yīng)力，特別適用開孔、開槽零件的全場(chǎng)顯示應(yīng)力，特別適用開孔、開槽零件的 應(yīng)力集中系數(shù)測(cè)定應(yīng)力集中系數(shù)測(cè)定 材 料 力 學(xué) 實(shí)

4、 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心3、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法（1）材料力學(xué)性能測(cè)定材料力學(xué)性能測(cè)定: 執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T；（2）應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)：應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)：決定于實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）要求：要求： 獨(dú)立完成 性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表達(dá)：執(zhí)行修約規(guī)定 表格形式的報(bào)告 曲線圖一律用方格紙描述，并用光滑曲線連接 應(yīng)力分析保留小數(shù)后一到二位 材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心二 電測(cè)應(yīng)力分析應(yīng)變電測(cè)原理應(yīng)變電測(cè)原理適用范圍：結(jié)構(gòu)構(gòu)件金屬、非金屬材料表面應(yīng)力測(cè)量； 靜、動(dòng)態(tài)（含沖擊）應(yīng)變應(yīng)力測(cè)量；高速 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件應(yīng)力測(cè)量；結(jié)構(gòu)高壓液下；高低 溫條件下的應(yīng)力測(cè)量原理電阻應(yīng)變儀應(yīng)變計(jì)變形固體F

5、1F2FnF3廣義虎克定律應(yīng)變分析0121、21、材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心1、金屬電阻絲的、金屬電阻絲的“應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)”(1) )21 ( , )21 ( )21 ( , 2 , )1 ( ,ssotKRdRdKdRdRpdRdRldlAdAAdAldldRdRtAlR則令或Ks稱為金屬電阻絲的靈敏系數(shù)FFll材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心圖為康銅絲的 曲線，鎳鉻絲在小應(yīng)變條件下 關(guān)系亦為直線RdRRdRRdRRdR材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心2、電阻應(yīng)變計(jì)的工作原理、電阻應(yīng)變計(jì)的工作原理（1）電阻應(yīng)變計(jì)（片）構(gòu)造。電阻應(yīng)變計(jì)（片）構(gòu)造。 利用金屬電阻絲應(yīng)變效應(yīng)制成用于

6、構(gòu)件應(yīng)變測(cè)量 的敏感元件材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心bl敏感柵（絲繞或箔柵）引出線基底（紙基或膠基）材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（2）使用使用 用特制的膠水粘貼于構(gòu)件表面，絲柵長(zhǎng)度平行于 待測(cè)應(yīng)變方向。（3）原理原理 K 應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)，與Ks有區(qū)別 K通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定。 KRR材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（4）主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo) a，初始電阻值R（） 測(cè)量必須數(shù)據(jù)，工程應(yīng)變測(cè)量選R120 。 b，應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)K 由廠方提供，測(cè)量必須數(shù)據(jù)。 c，應(yīng)變計(jì)標(biāo)距l(xiāng) (或敏感柵尺寸bl ) 根據(jù)測(cè)試對(duì)象目的而定。 材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（5）應(yīng)變計(jì)類型：應(yīng)變計(jì)類型：

7、按構(gòu)造分紙基浸膠絲繞式；膠基箔式； 半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)；金屬底基焊接式等， 其他按測(cè)量應(yīng)變范圍，按用途分，按使 用溫度分已不下數(shù)千種。 材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心應(yīng)變計(jì)材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心應(yīng)變計(jì)材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心應(yīng)變計(jì)（單片放大）材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心3、應(yīng)變電橋及其輸出、應(yīng)變電橋及其輸出 測(cè)量電阻變化一般用惠斯登電橋（即4臂電橋），電源E1稱為橋壓。(2) )( )()(43214231434211143421114411RRRRRRRRRRRRRREURRIRRIERIRIUBDBDI1I4材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心 當(dāng)R1R3=R2R4

8、 或 R1/R2=R4/R3 時(shí) UBD0稱為電橋的平衡條件。 實(shí)測(cè)時(shí)，隨著構(gòu)件的受力變形R1R4發(fā)生變化為R1 R1 R1， R2 R2 R2， R3 R3 R3， R4 R4 R4 代入（2）式)()()(43432121442233111RRRRRRRRRRRRRRRREUUBDBD可見iURRU 或)(4)(44321143211KERRRRRRRREUBD略去分子當(dāng)中的高階微量，分母當(dāng)中的R項(xiàng)，經(jīng)整理得（3）材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心 說明電橋輸出電壓的變化與四個(gè)橋臂電阻變化的總和成正比或與測(cè)點(diǎn)應(yīng)變總和成正比。 其次，對(duì)角橋臂電阻變化率或應(yīng)變相加，鄰臂的電阻變化率或應(yīng)變相減。

9、這種規(guī)律稱為電橋輸出的加減特性。 （3）式簡(jiǎn)化結(jié)果產(chǎn)生的誤差不會(huì)超過5，根據(jù)其原理可以制成專門用于測(cè)量的電阻應(yīng)變儀。材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心4、數(shù)字電阻應(yīng)變儀、數(shù)字電阻應(yīng)變儀（1）電原理框圖電原理框圖 電壓變換器電壓變換器橋壓E1電源電源放大器放大器濾波器濾波器A/D數(shù)顯表頭數(shù)顯表頭模數(shù)轉(zhuǎn)換U電橋電橋材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（2）YE2538程控應(yīng)變儀面板結(jié)構(gòu)及其使用方法程控應(yīng)變儀面板結(jié)構(gòu)及其使用方法 材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心使用方法 （1）組橋 a，1/4橋接法 （靜態(tài)多點(diǎn)應(yīng)變測(cè)量常用 的接法），橋路形式bR-1，所有測(cè)量片 均接AB，連接片連于BB。共用一枚補(bǔ)

10、 償片。 b，半橋接法 AB,BC接應(yīng)變片，橋路bR-2, c，全橋接法 四個(gè)橋臂均接應(yīng)變片，多用于傳感 器電路，橋路bR-4 21RRr4321RRRRr （2）K，R設(shè)定 （3）平衡、測(cè)量(有關(guān)詳細(xì)的使用方法由實(shí)驗(yàn)室多媒體室介紹，或見網(wǎng)上資料)材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心 該儀器特點(diǎn)是各通道可以獨(dú)立選擇不同的測(cè)量橋路形式、使用不同K的應(yīng)變計(jì)和不同R的應(yīng)變計(jì)。材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心5、有關(guān)應(yīng)變電測(cè)法的若干問題、有關(guān)應(yīng)變電測(cè)法的若干問題（a） 溫度變化會(huì)產(chǎn)生 電阻變化（b）應(yīng)變計(jì)線膨脹系數(shù) 與被測(cè)工件線膨脹系數(shù) 不同，溫度變化會(huì)產(chǎn)生 附加電阻變化 ，必須設(shè)法消除 )1 ( 0

11、TAlRtt中sgKRRRRRttttt/ , 產(chǎn)生tRtR（1），溫度補(bǔ)償材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心溫度補(bǔ)償方法溫度補(bǔ)償方法 a，補(bǔ)償塊補(bǔ)償法 FttFr)(FF(補(bǔ)償塊必須與被測(cè)工件同材料且置于被測(cè)工件旁)材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心溫度補(bǔ)償方法溫度補(bǔ)償方法 b，工作片補(bǔ)償法 不允許單獨(dú)設(shè)置補(bǔ)償塊的構(gòu)件應(yīng)變測(cè)量用工作 片補(bǔ)償法必須已知泊松比 )1 ( )()( 21FtFtFRRrR1R2R1R2ABC)1/(vrF c，補(bǔ)償應(yīng)變片必需接于測(cè)量應(yīng)變片的鄰臂材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（2）應(yīng)變計(jì)的串連及其應(yīng)用)(21)(214 )(21)(214 224 4221112

12、211121dcbadcbadcbadcbaKERRRRRRRRERRRRRRERRRREURRRRRRRR串連的2枚應(yīng)變片所測(cè)的應(yīng)變自動(dòng)取平均RaRbRcRdABCR1R2材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（3）靜態(tài)多點(diǎn)應(yīng)變測(cè)量 當(dāng)測(cè)點(diǎn)較多，希望加一次載荷能同時(shí)讀下所有測(cè)點(diǎn)應(yīng)變時(shí)，可利用1/4橋接法，事先把所有測(cè)點(diǎn)接到應(yīng)變儀的AB橋臂上，共用一枚補(bǔ)償片接于公共補(bǔ)償橋臂上，利用測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換按鍵同時(shí)讀出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變。材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心用途用途 （a）偏心受拉壓構(gòu)件測(cè)軸向應(yīng)變 （b）測(cè)材料彈性模量時(shí)用串連半橋 測(cè)量電路FtttwFtwFRRr 21)()(21 21材 料 力 學(xué) 實(shí)

13、 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心6、應(yīng)變片式傳感器及其設(shè)計(jì)概要、應(yīng)變片式傳感器及其設(shè)計(jì)概要 不同結(jié)構(gòu)形式的彈性元件應(yīng)變片組成不同用途的應(yīng)變式傳感器?？捎糜跍y(cè)拉、壓力，彎矩、扭矩、加速度、位移（或變形）、傾角等。 高比例極限材料。 低彈性模量的材料。 應(yīng)變片貼于應(yīng)變的敏感區(qū)，并利用全橋測(cè)量的加減 特性使輸出靈敏度最大。材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心例例：園環(huán)式小負(fù)載拉壓力傳感器：園環(huán)式小負(fù)載拉壓力傳感器mmakNPGPaEMPabtWFaMp11 2max210, 900 611817. 0max2 . 02材料材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心按貼片要求 取b8mm （1）（2）t取3mm時(shí) （3）應(yīng)變 （4）全橋接法 MPap3605 . 212 . 0 MPa333386/11120001817. 02max6101665/E61066604r材 料 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（5）輸出靈敏度，設(shè)E15V， K=2.0mVmvKEUr65.16 1066602500041461 靈敏度3.33mV/V， 合適若要求能分辨1N力，則最小輸出為8.3 V，相當(dāng)于3/N有足夠