工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1、工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)拉伸試件為測(cè)量標(biāo)距Lo的長(zhǎng)度，可選用游標(biāo)卡尺；為測(cè)量標(biāo)距Lo的總變形在彈性范圍內(nèi)的？長(zhǎng)，可選用引伸計(jì)；對(duì)其加載并測(cè)量荷載值，可選用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。我們接觸過(guò)的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)有沖擊試驗(yàn)機(jī)和疲勞試驗(yàn)機(jī)，而后者又分為兩種，一種是旋轉(zhuǎn) 彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，另一種是高頻拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)。如果測(cè)點(diǎn)處是二向應(yīng)力狀態(tài)，則當(dāng)主應(yīng)力方向已知時(shí)，應(yīng)選擇直角應(yīng)變花，使絲韌沿主 應(yīng)力方向粘貼，當(dāng)主應(yīng)力方向根本無(wú)法估計(jì)時(shí)，應(yīng)選用等角應(yīng)變花。對(duì)粘貼后的應(yīng)變片進(jìn)行質(zhì)量檢查，要求為：a粘貼位置，方向準(zhǔn)確b粘貼縫內(nèi)無(wú)氣泡， 孔隙c應(yīng)變計(jì)阻值無(wú)明顯變化d 一般測(cè)量引出線與構(gòu)件間的絕緣電阻大于100M歐姆在對(duì)斷后的低碳鋼進(jìn)

2、行拉伸試件測(cè)定長(zhǎng)度時(shí)，若斷面距最近標(biāo)距點(diǎn)的距離大于Lo/3,可 采用直接測(cè)量法；若該距離等于或者小于Lo/3,采用移位法測(cè)量。（工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)課本 P160）;若斷口在兩段與頭部距離小于或者等于2d時(shí)，試驗(yàn)無(wú)效。為減小應(yīng)變片機(jī)械滯后效應(yīng)，可采取的措施有：采用高質(zhì)量的應(yīng)變計(jì)；固化完全；在正 式測(cè)量前，預(yù)先加，卸載3-5次。對(duì)于液壓式試驗(yàn)機(jī)，測(cè)力的方式有壓力表測(cè)試，擺錘測(cè)試，彈簧測(cè)試，電子測(cè)試。如果進(jìn)行高溫下的應(yīng)變測(cè)量，多選電阻應(yīng)變計(jì)的基底為金屬基，敏感柵的材料為鉑鎢合 金，敏感柵最好為絲繞式。使用液壓擺錘式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)時(shí)，確認(rèn)擺桿是否鉛垂有三種方法：a看擺桿標(biāo)示牌上的刻 線與緩沖擋座的指示刻線是否對(duì)

3、齊b看水準(zhǔn)儀的氣泡是否居中c增減擺錘，看力度盤上 的指針位置是否變化。為了減少電磁干擾對(duì)對(duì)電阻應(yīng)變測(cè)量的影響可采取的措施有：a將測(cè)量導(dǎo)線捆綁成束b 改變應(yīng)變儀的方向c使用屏蔽電纜線。金屬材料的圓截面拉伸試樣分為比例試樣和非比例試樣。比例試樣關(guān)系式：Lo=Kd，其 中K=5為短比例試樣，K=10為長(zhǎng)比例試樣。Lo為原始標(biāo)距，d為原始直徑。引伸計(jì)是一種測(cè)量變形的器具，按其結(jié)構(gòu)原理引伸計(jì)可分為機(jī)械引伸計(jì)，光學(xué)引伸計(jì)， 電學(xué)引伸計(jì)三大類。以敏感柵的工藝上考慮，橫向效應(yīng)最大的是絲繞式應(yīng)變計(jì)，疲勞壽命最短的是短接式應(yīng) 變計(jì)，橫向效應(yīng)最小的是箔式應(yīng)變計(jì)。使用液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)時(shí)為減少讀數(shù)誤差，常要求所測(cè)荷載在滿

4、量程的20%-80%之間。應(yīng)變片粘貼方向不準(zhǔn)造成的誤差，不僅與角偏差有關(guān)，還和預(yù)定粘貼方位與該點(diǎn)主應(yīng)變 的夾角有關(guān)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞連桿機(jī)構(gòu)中的連桿，若要測(cè)量其材料的持久極限，需選擇拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)。在鑄鐵的拉伸，壓縮，扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中，試樣破壞后的形式分別為橫截面，45。斜截面，45 螺旋斷面。電測(cè)法測(cè)量應(yīng)變時(shí)，為盡量顯示測(cè)點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變，在應(yīng)力集中點(diǎn)應(yīng)選用小應(yīng)變計(jì)，在測(cè) 非均質(zhì)材料的應(yīng)用大應(yīng)變計(jì)，并且應(yīng)變計(jì)的標(biāo)距長(zhǎng)度至少是直徑的4倍。為減少應(yīng)變片粘貼不準(zhǔn)確帶來(lái)大測(cè)量誤差，在測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力方向已知時(shí)，選擇直角應(yīng)變 花，并沿主應(yīng)力方向粘貼；在主應(yīng)力方向未知時(shí)，選擇等角應(yīng)變花。由于應(yīng)變計(jì)敏感柵的橫柵部分感受橫向

5、應(yīng)變而對(duì)軸向測(cè)量值產(chǎn)生的影響稱為橫向效應(yīng)， 其大小用H表示。在一鋼結(jié)構(gòu)表面某點(diǎn)站貼一枚應(yīng)變計(jì)（另有一枚補(bǔ)償計(jì)）應(yīng)變計(jì)與應(yīng)變儀間用80米的 長(zhǎng)導(dǎo)線連接，連接方式為半橋三線接法，若已知應(yīng)變計(jì)與應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)均為2.0， 導(dǎo)線電阻為0.175Q /m，應(yīng)變計(jì)電阻為120Q，測(cè)得應(yīng)變儀讀數(shù)為。一構(gòu)件處于平面應(yīng)力狀態(tài)，若要測(cè)定構(gòu)件上的某點(diǎn)的主應(yīng)力，在該點(diǎn)至少站貼2枚應(yīng)變計(jì)。應(yīng)變片橫向效應(yīng)帶來(lái)的應(yīng)變測(cè)量誤差不僅與應(yīng)變片橫向效應(yīng)系數(shù)H有關(guān)，還與測(cè)點(diǎn)的應(yīng) 變狀態(tài)及應(yīng)變計(jì)的安裝方位以及結(jié)構(gòu)材料有關(guān)?；疖囓囕S受交變應(yīng)力的作用，為測(cè)定車軸在這種交變應(yīng)力作用下的疲勞極限，應(yīng)選擇高 頻拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，常

6、采用磁帶記錄儀作為記錄儀器，其最大特點(diǎn)是工作頻帶寬，信息可以 長(zhǎng)期保存，便于和纖毫處理器或計(jì)算機(jī)連接。簡(jiǎn)答：簡(jiǎn)述從讀書應(yīng)變中消除應(yīng)變儀零點(diǎn)漂移的方法：取兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)精密電阻（120Q）作為應(yīng) 變計(jì)，接在應(yīng)變儀的一個(gè)通道上，調(diào)平；在記錄各工作通道讀數(shù)時(shí)，同時(shí)記錄下這一通 道的讀數(shù)，該讀數(shù)即應(yīng)變儀的零點(diǎn)漂移，將各通道讀數(shù)減去零點(diǎn)漂移，即為修正后的各 通道的讀數(shù)應(yīng)變。一般的塑性材料在壓縮時(shí)屈服曲線幾種可能形式：屈服階段是水平狀；屈服階段是下降 狀；屈服階段是波動(dòng)狀。應(yīng)變測(cè)量的方法：電測(cè)法，光測(cè)法，脆性涂層法。工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)基本任務(wù)包括：測(cè)定材料力學(xué)性能，孕育理論和驗(yàn)證理論，實(shí)測(cè)構(gòu)件力學(xué) 行為。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)分

7、：行業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；國(guó)際上分：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。力學(xué)量及其測(cè)量設(shè)備：載荷（測(cè)力計(jì)，材料試驗(yàn)機(jī)）尺寸（量具，光學(xué)顯微鏡）變形（引 伸計(jì)）應(yīng)變（電測(cè)應(yīng)變儀與應(yīng)變計(jì)，光測(cè)）應(yīng)力（光測(cè)法）位移（引伸計(jì)）沖擊韌性（疲 勞試驗(yàn)機(jī)）力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量對(duì)象：實(shí)物和試樣，試樣有：仿實(shí)物模型和材料試樣。數(shù)值修約：P12，P13，P14利用應(yīng)變計(jì)和引伸計(jì)測(cè)量線應(yīng)變時(shí)，任何非線性的應(yīng)變分布均會(huì)引入誤差，在一定的允 許誤差下，應(yīng)力梯度越大，標(biāo)距需越小，反之可大。變形計(jì)四個(gè)基本特征：標(biāo)距，靈敏度，量程，精確度。引伸計(jì)類型：機(jī)械引伸計(jì)（杠桿式，表式）光學(xué)引伸計(jì)（馬丁儀）電學(xué)引伸計(jì)（電容式， 電感式，電阻式）應(yīng)變計(jì)的構(gòu)造：敏感柵，

8、基底，覆蓋層，粘結(jié)劑，引出線。（各部分的作用P28）敏感柵材料的物理特性：靈敏度K越大，電阻率p越大，電阻溫度系數(shù)小，比例極限高， 加工性能好。按敏感柵材料分：康銅應(yīng)變計(jì)（用于常中溫靜載及大應(yīng)變量的測(cè)量）鎳鉻合金應(yīng)變計(jì)（適 用于制作測(cè)動(dòng)態(tài)應(yīng)變的和小柵長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì)）卡瑪合金應(yīng)變計(jì)（用于中高溫應(yīng)變測(cè)量和傳 感器的制作）鉑鎢合金應(yīng)變計(jì)（用于高溫應(yīng)變測(cè)量，工作溫度可達(dá)800-1000度）恒彈 合金應(yīng)變計(jì)（用于動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量）按基底材料分：紙基（用于常溫應(yīng)變測(cè)量）膠基（適用的溫度范圍廣）玻璃纖維基（用 于中高溫度應(yīng)變測(cè)量）金屬基（特別適用于較高溫度的測(cè)量場(chǎng)合）按敏感柵的長(zhǎng)度分：小應(yīng)變計(jì)（L小于2mm，用于應(yīng)

9、力梯度變化較劇烈的區(qū)域）大應(yīng)變 計(jì)（L大于30mm，用于非均勻介質(zhì)標(biāo)距是直徑的4倍）普通應(yīng)變計(jì)（L介于2至30mm 之間，用于均勻材料中均勻或變化不劇烈的應(yīng)變場(chǎng)）機(jī)械滯后：在恒定溫度下，對(duì)粘貼有應(yīng)變計(jì)的構(gòu)件進(jìn)行加載和卸載，應(yīng)變計(jì)在相應(yīng)的兩 過(guò)程中的指示應(yīng)變關(guān)系曲線不重合的現(xiàn)象。減小機(jī)械滯后的措施：采用高質(zhì)量的應(yīng)變計(jì)，固化完全，正式測(cè)量前預(yù)先加載，卸載3-5 次。零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的原因：應(yīng)變計(jì)在受潮時(shí)使絕緣電阻逐漸降低產(chǎn)生漏電，應(yīng)變計(jì)通過(guò)電流 使自身溫度逐漸升高以及熱電勢(shì)等。疲勞壽命：粘貼在構(gòu)件上的應(yīng)變計(jì)在恒定幅度的交變應(yīng)力作用下，連續(xù)工作直至疲勞損 壞的循環(huán)次數(shù)。對(duì)粘貼后的應(yīng)變片的質(zhì)量檢查要求：粘

10、貼方位正確；粘貼面內(nèi)無(wú)氣泡；應(yīng)變計(jì)電阻值前 后無(wú)明顯變化；一般測(cè)量應(yīng)變計(jì)引出線與構(gòu)件之間的電阻應(yīng)在100MQ以上。電阻應(yīng)變儀的種類：靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，靜動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，（以測(cè)量靜態(tài)應(yīng)變?yōu)橹?，?兼做頻率在200hz以下的單點(diǎn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量）動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀（用于頻率在10khz以下 的動(dòng)態(tài)應(yīng)變）超動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀（主要用于爆炸，高速?zèng)_擊等的瞬態(tài)應(yīng)變測(cè)量）。簡(jiǎn)述低碳鋼拉伸試樣斷面收縮率的測(cè)定方法：斷面收縮率在標(biāo)距段的兩端及中間截面處沿兩相互垂直方向測(cè)量直徑各一次，并對(duì)每個(gè)截面求直徑的算 術(shù)平均值，取三個(gè)截面中平均直徑的最小值，計(jì)算橫截面面積,A1為橫截面積，斷后面 積應(yīng)取試樣頸縮截面計(jì)算，測(cè)量時(shí)，將斷后

11、的面對(duì)接在一起，在頸縮最小處沿兩互相垂 直的方向測(cè)量直徑各一次，取其平均值計(jì)算斷后面積A1.簡(jiǎn)述使用液壓式材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)時(shí)消除平臺(tái)自重的方法：開(kāi)啟油泵電機(jī)，打開(kāi)送油閥， 使活塞上升一段距離（10-20mm）；調(diào)整平衡鉈使擺桿處于鉛垂；調(diào)整示力度盤指針對(duì) 零。簡(jiǎn)述測(cè)定金屬材料斷后伸長(zhǎng)率的方法：斷后伸長(zhǎng)率Lo為試樣的原始標(biāo)距，取試樣的中部作為原始標(biāo)距段，量出試樣原始標(biāo)距的長(zhǎng)度Lo, L1為斷 后標(biāo)距，測(cè)量方法，將斷后的兩段緊密的對(duì)接在一起，盡量保證兩段軸線位于同一直線 內(nèi)，若斷面形成縫隙，則此縫隙也應(yīng)計(jì)入斷后標(biāo)距，測(cè)量時(shí)，若斷面距最近的標(biāo)距端點(diǎn) 的距離大于Lo/3,則直接測(cè)量?jī)蓸?biāo)距端點(diǎn)間的距離作為

12、斷后標(biāo)距L1，若斷面距最近標(biāo) 距端點(diǎn)的距離小于或等于Lo/3,則采用移位法測(cè)量斷后標(biāo)距。（移位法P160）簡(jiǎn)述靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法：接通電源，預(yù)熱15-30分鐘；連接傳感器及測(cè)量橋路； 選擇測(cè)力單位，調(diào)整測(cè)力儀初讀數(shù)為零；調(diào)整應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)；調(diào)整應(yīng)變儀各通道讀 數(shù)為零；加載測(cè)量各通道的應(yīng)變；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，卸載，關(guān)閉電源，拆除各連接導(dǎo)線，將 各儀器恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。簡(jiǎn)述應(yīng)變測(cè)量中由環(huán)境變化引起的零點(diǎn)漂移的綜合修正方法：在構(gòu)件的測(cè)點(diǎn)附近，放置 一個(gè)與構(gòu)件材料相同但不承受力的物塊，按照對(duì)測(cè)點(diǎn)同樣的要求，在該物塊上粘貼一枚 應(yīng)變計(jì)作為工作片，與該工作片對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償片應(yīng)和其他測(cè)點(diǎn)的補(bǔ)償片完全相同，把上述

13、應(yīng)變片接在應(yīng)變儀的一個(gè)通道上，調(diào)平；在記錄各工作通道讀數(shù)時(shí)，同時(shí)記錄下這一通 道的讀數(shù)，該讀數(shù)即由外界環(huán)境變化和應(yīng)變計(jì)不穩(wěn)定引起的零點(diǎn)漂移，將各通道讀數(shù)減 去零點(diǎn)漂移，即為修正后的各通道的讀數(shù)應(yīng)變。常用應(yīng)變計(jì)相關(guān)特點(diǎn)：鉑鎢合金：耐高溫，Ks較高，與溫度線性關(guān)系好，穩(wěn)定，多用于 高溫測(cè)量。絲繞式：工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，但橫向效應(yīng)大，可用于高溫。短接式：橫向 效應(yīng)較小，但疲勞壽命短，適用中溫。箔式應(yīng)變計(jì)：易于加工，橫向效應(yīng)小，附著性， 散熱性好，蠕變，機(jī)械滯后小，疲勞壽命長(zhǎng)，可隨意造型，用途廣，但不耐高溫。廣泛 應(yīng)用于中溫測(cè)量。應(yīng)變計(jì)布置：a單向應(yīng)力狀態(tài)點(diǎn)：沿力方向粘貼一枚應(yīng)變計(jì)b二向應(yīng)力狀態(tài)點(diǎn)：主

14、應(yīng)力 方向已知時(shí)沿主應(yīng)力方向站貼直角應(yīng)變花。主應(yīng)力方向大略知道時(shí)粘貼45。應(yīng)變花，主 應(yīng)力方向完全不知道時(shí)粘貼等角應(yīng)變花。減小濕度影響的措施：a選用膠基應(yīng)變計(jì)b應(yīng)變計(jì)粘貼后應(yīng)充分干燥完全固化c采取有 效的防潮措施。減小溫度影響的措施：a采用橋路補(bǔ)償法b避免環(huán)境溫度的劇烈變化特別是不均勻的變 化c考慮測(cè)量導(dǎo)線的溫度補(bǔ)償d測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換后應(yīng)待工作片與補(bǔ)償片溫度一致是再測(cè)取讀 數(shù)。液壓擺錘式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)操作規(guī)程;a測(cè)量試件直徑，估計(jì)荷載，選度盤掛擺錘，置緩 沖閥于相應(yīng)位置b試樣夾上夾頭，啟油泵，開(kāi)送油閥，使活塞上升一段距離，調(diào)整平衡 鉈使擺桿處于鉛垂，調(diào)整示力度盤指針對(duì)零，從動(dòng)針和主動(dòng)針重合c用工作臺(tái)的

15、升降電 機(jī)調(diào)整實(shí)驗(yàn)空間，裝夾試件d將從動(dòng)針撥回靠攏主動(dòng)針，若要繪圖裝上圖紙和記錄筆e 緩慢打開(kāi)送油閥給試樣平穩(wěn)加載，注意讀數(shù)取有用的力值。f實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)送油閥，停 油泵，破壞性實(shí)驗(yàn)，先取下試樣，再開(kāi)回油閥回油。非破壞性實(shí)驗(yàn)，先開(kāi)回油閥卸載再 取下試樣，最后使試驗(yàn)機(jī)復(fù)原。測(cè)量精度要求：消除擺錘以外其他構(gòu)件重量；使擺錘處于鉛垂位置；消除各零件間的摩 擦。萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)力值精度鑒定用具：允許誤差為+-0.1%的專用重力砝碼，允許誤差為 +-0.1%的測(cè)力杠桿，用相應(yīng)精度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)。力值的精確度檢驗(yàn)步驟：將測(cè)力儀放在萬(wàn)能機(jī)上下壓頭之間并對(duì)中做幾次預(yù)加載；對(duì)試 驗(yàn)機(jī)和測(cè)力儀調(diào)零，平緩加載；校驗(yàn)示值相對(duì)誤差和示值相對(duì)變動(dòng)；校驗(yàn)示值進(jìn)回程差。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)操作步驟：估計(jì)實(shí)驗(yàn)所需的最大扭矩，轉(zhuǎn)動(dòng)量程選擇手輪，選擇