材料力學實驗

第三章基本實驗部分§3—1拉伸實驗一、目的1、 測定低碳鋼的屈服極限o，、強度極限o”延伸率0和斷面收縮率W；2、 測定鑄鐵的強度極限o:;b3、 觀察拉伸過程中的各種現(xiàn)象（屈服、強化、頸縮、斷裂特征等），并繪制拉伸圖（P一乙L曲線）；4、 比較塑性材料和脆性材料力學性質特點。二、原理將劃好刻度線的標準試件，安裝于萬能試驗機的上下夾頭內(nèi)。開啟試驗機，由于油壓作用，便帶動活動平臺上升。因下夾頭和蝸桿相連，一般固定不動。上夾頭在活動平臺里，當活動平臺上升時，試件便受到拉力作用，產(chǎn)生拉伸變形。變形的大小可由滾筒或引伸儀測得，力的大小通過指針直接從測力度盤讀出，P-AL曲線可以從自動繪圖器上得到。低碳鋼是典型的塑性材料，試樣依次經(jīng)過彈性、屈服、強化和頸縮四個階段，其中前三個階段是均勻變形的。用試驗機的自動繪圖器繪出低碳鋼和鑄鐵的拉伸圖（如圖3-1）。對于低碳鋼試件，在比例極限內(nèi)，力與變形成線性關系，拉伸圖上是一段斜直線（試件開始受力時，頭部在夾頭內(nèi)有一點點滑動，故拉伸圖最初一段是曲線）。低碳鋼的屈服階段在試驗機上表現(xiàn)為測力指針來回擺動，而拉伸圖上則繪出一段鋸齒形線，出現(xiàn)上下兩個屈服荷載。對應于不點的為上屈服荷載。上屈服荷載受試件變形速度和表面加工的影響，而下屈服荷載則比較穩(wěn)定，所以工程上均以下屈服荷載作為計算材料的屈服極限。屈服極限是材料力學性能的一個重要指標，確定Ps時，須緩慢而均勻地使試件變形，仔細觀察。（a）低碳鋼拉伸圖 圖3-1 （b）鑄鐵拉伸圖試件拉伸達到最大荷載Pb以前，在標距范圍內(nèi)的變形是均勻分布的。從最大載荷開始便產(chǎn)生局部伸長的頸縮現(xiàn)象；這時截面急劇減小，繼續(xù)拉伸所需的載荷也減小了。試驗時應把測力指針的副針（從動針）與主動針重合，一旦達到最大荷載時，主動針后退，而副針則停留在載荷最大的刻度上，副針指示的讀數(shù)為最大載荷P。b鑄鐵試件在變形極小時，就達到最大載荷Pb，而突然發(fā)生斷裂。沒有屈服和頸縮現(xiàn)象，是典

型的脆性材料（拉伸曲線見圖3-1）。三、儀器設備液壓式萬能試驗機、2.劃線器、3.游標卡尺。四、試件螺紋形（圖3-2c）。試件一般制成圓形或矩形截面，圓形截面形狀如圖3-2所示，試件中段用于測量拉伸變形，此段的長度L0稱為“標距”。兩端較粗部分是頭部，為裝入試驗機夾頭內(nèi)部分，試件頭部形狀視試驗機夾頭要求而定，可制成圓柱形（圖3-2a）、階梯形（圖螺紋形（圖3-2c）。圖3-2試驗表明，試件的尺寸和形狀對試驗結果會有影響。為了避免這種影響，便于各種材料力學性能的數(shù)值互相比較，所以對試件的尺寸和形狀國家都有統(tǒng)一規(guī)定，即所謂“標準試件，其形狀尺寸的詳細規(guī)定參閱國家標準《金屬拉伸試驗試樣》GB/T6397-1986。標準試件的直徑為』°，則標距L0=10do或L0=5d0，d0一般取10mm或20mm。矩形截面試件標距L與橫截面面積A的比例為L=11&?2或L=5.65/Z。0 0五、低碳鋼的拉伸實驗步驟1、 測量試件尺寸：用游標卡尺在試件標距長度L0范圍內(nèi)，測量兩端及中間等三處截面的直徑d0,在每一處截面垂直交叉各測量一次，三處共需測量六次。取三處中最小一處之平均直徑d0作為計算截面面積A。之用（要求測量精度精確到0.02mm）。在試件的標距長度內(nèi)，用劃線器劃出100mm的兩根端線作為試件的原長L02、 選擇度盤：根據(jù)試件截面尺寸估算最大荷載（Fmax=AQXob），并選擇合適的測力度盤。配置好相應的砣（擺錘），調(diào)節(jié)好相應回油緩沖器的刻度。3、 指針調(diào)零：打開電源，按下（綠色）油泵啟動按鈕，關閉回油閥（手感關好即可，不用擰得太緊），打開進油閥（開始時工作油缸里可能沒有液壓油，需要開大一些油量，以便液壓油快速進入工作油缸，使活動平臺加速上升）。當活動平臺上升5?10mm左右，便關閉進油閥（如果活動平臺已在升起的合適位置時，則不必先打開進油閥，僅將進油閥關好即可；如果活動平臺升得過高，試件無法裝夾，則需打開回油閥，將活動平臺降到合適的位置并關好即可）移動平衡錘使擺桿保持鉛垂（鉛垂的標準是擺桿右側面和標示牌的刻畫線對齊重合）。然后輕輕地旋轉螺桿使主動針對準度盤上的零點，并輕輕按下?lián)茔^撥動從動針與主動針靠攏，注意要使從動針靠在主動針的

右邊。同時調(diào)整好自動繪圖器，裝好紙和筆并打下繪圖筆。4、 安裝試件：先將試件安裝在試驗機上夾頭內(nèi)，再開動下夾頭升降電機（或轉動下夾頭升降手輪）使其達到適當?shù)奈恢?，然后把試件下端夾緊，夾頭應夾住試件全部頭部。5、 檢查:先請指導教師檢查以上步驟完成情況，并經(jīng)準許后方可進行下步實驗。6、 進行試驗：用慢速加載（一般進油閥順手轉2下，即半圈左右），緩慢均勻地使試件產(chǎn)生變形。當指針轉動較快時，關小一些進油量，指針轉動較慢時，則增大一些進油量。在試件受拉的過程中注意觀察測力指針的轉動和自動繪圖器上的P-AL曲線的軌跡。當測力指針倒退時（有時表現(xiàn)為指針來回擺動，說明材料已進入屈服階段，注意觀察屈服現(xiàn)象，此時不要增加油量也不要減少油量，讓材料慢慢屈服，并抓住時機，記錄屈服時的最小載荷J（下屈服點），也就是指針來回擺動時的最小值。 '當主動針開始帶動從動針往前走，說明材料已過屈服階段，并進入強化階段。這時可以適當?shù)脑僭龃笠恍┻M油量，即用快一點的速度加載。在載荷未達到強度極限之前把載荷全部卸掉，重新加載以觀察冷作硬化現(xiàn)象，繼續(xù)加載直至試件斷裂。在試件斷裂前，注意指針移動，當主動針往回走，此時材料已進入頸縮階段，注意觀察試件頸縮現(xiàn)象，這時可以適當?shù)販p少一些進油量。當聽到斷裂聲時，立即關閉進油閥，并記錄從動針指示的最大載荷Fb.7、 結束工作取下試件，并關閉電源。將試件重新對接好。用游標卡尺測量斷后標距長L1（即斷后的兩個標記刻畫線之間的距離）。和斷口處的直徑《。（在斷口處兩個互相垂直方向各測量一次），最后觀察斷口形狀和自動繪圖器上的拉伸曲線圖是否與理論相符。注意事項：（1） 試件夾緊后，不得再開動下夾頭的升降電機。否則要燒壞電機。.???? ????????????? ??????.（2） 開始加載要緩慢，防止油門開得過大，引起載荷沖擊突然增加，造成事故。（3） 進行試驗時，必須專人負責，堅守崗位，如發(fā)生機器聲音異常，立即停機。.????.?????.???.????????.???（4） 試驗結束后，切記關閉進油閥，取下試件，打開回油閥，并關閉電源。六、鑄鐵的拉伸實驗實驗步驟與低碳鋼基本相同，但拉伸圖沒有明顯的四個階段，只有破壞荷載Pb，而且數(shù)值較小，變形也不大。因此加載時速度一定要慢，進油閥不要開得過大，斷裂前沒有任何預兆，突然斷裂，是典型的脆性材料。最后觀察斷口形狀和自動繪圖器上的拉伸曲線圖是否與理論相符，其斷口形狀與低碳鋼有何不同，請教師檢查試驗記錄。七、數(shù)據(jù)處理根據(jù)材料的屈服載荷Fs和最大載荷Fb，計算屈服極限Os和強度極限Ob；…F； …FsA bA根據(jù)試件試驗前后標距長度及斷面面積計算：5=L5=Li-L0x100%L0A-A

中=——x100%Ao八、思考題1、 從試件的破壞斷口及其拉伸圖上，反應了兩種材料的哪些異同？為什么將低碳鋼的極限應力。jx定為O,，而將鑄鐵的定為Ob？2、 為何在拉伸試驗中必須采用標準試件或比例試件？材料和直徑相同而長短不同的試件延伸率是否相同？§3—2壓縮實驗一、 目的1、 測定壓縮時低碳鋼的屈服極限。和鑄鐵的強度極限。S2、 觀察低碳鋼和鑄鐵壓縮時的變形和破壞情況。二、 儀器設備1、 液壓式萬能試驗機2、 游標卡尺三、試件低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試件一般制成圓柱形（圖3-3）。其直徑d0與高h0之間比例應控制在1<d<3。即高度不能太大以避免試件在試驗中發(fā)生撓曲現(xiàn)象。但h0也不能太小，由于0上下墊板發(fā)生摩擦，也影響試驗結果。由于摩擦阻止了靠近墊板部分的金屬的橫向變形，因而試件變形后如圖3-4所示形成鼓形，越靠近墊板變形越小。這種摩擦力的影響，試件越小影響越大。所以需要在試件兩端面涂上潤滑劑（潤滑油或石蠟），以減小摩擦。同時在安放試件時要注意放在壓板的中心，并使用導向裝置（圖3-5），使試件僅承受軸向壓力。圖3-3圖3-4圖3-3圖3-4圖3-5四、操作步驟:（1） 測量尺寸：測量試件的高度和直徑，直徑取試件的上、中、下三處，每處垂直交叉各測量一次，取最小值來計算截面面積A。。（2） 選測度盤：根據(jù)試件的截面大小估算量程，并選好測力度盤，掛好相應的鉈。（3） 指針調(diào)零：按下啟動按鈕，隨即關閉回油閥，擰開進油閥，將活動平臺提升一小段，便關閉進油閥。然后檢查擺桿是否垂直，如果不垂直，調(diào)節(jié)平衡鉈，使擺桿保持垂直。最后將指針調(diào)零，并裝好繪圖紙和繪圖筆。（4） 安放試件：將試件安放在下夾板的中心位置或壓縮實驗裝置的中心（注意一定要放在中心，否則偏心受壓）。（5） 加載：如果試件或壓縮實驗裝置離上壓板空間較大，有幾十厘米空間，此時可以將進油閥開到較大，讓活動平臺快速上升。這時右手控制進油閥，左手放在停止按鈕上（控制臺面上的紅色按鈕），眼睛看著試件或壓縮實驗裝置。當試件或壓縮實驗裝置離上壓板還差5cm時，左手立即按下停止按鈕，右手關閉進油閥（順時針轉動手輪），直到關閉為止。然后重新啟動試驗機，順手轉進油閥2下（半圈左右），并緩慢而均勻地加載。打下繪圖筆，轉動滾筒，使繪圖筆處于合適的位置。并注意觀察測力指針，如果指針轉動較快，則關小一些進油量；如果轉動較慢，則開大一些進油量。并注意觀察自動繪圖器上的F-AL曲線。曲線的開始部分為一段斜直線，說明低碳鋼在彈性階段，此時力與變形成比例。當測力指針轉動速度減慢或停頓，自動繪圖器上的曲線出現(xiàn)拐點時，此時的荷載即為屈服荷載佇。記下此荷載。然后再加大一些進油量，繼續(xù)加載，一般加到250KN即可，停機，此時試件被壓成鼓狀。如果繼續(xù)加載，隨著載荷的增大，試件將越壓越扁，最后將壓成餅形而不破裂（如圖3-6所示）。2、鑄鐵鑄鐵壓縮實驗的方法和步驟與低碳鋼壓縮相同，但要注意鑄鐵是脆性材料，沒有屈服點。從P-AL曲線上可以看出，其壓縮圖在開始時接近于直線，以后曲率逐漸增大，當載荷達到最大載荷Fb時，測力指針停頓并開始往回走，預示試件很快破裂，這時關小一些進油量，當聽到響聲后，立即停機（按下紅色按鈕），打開回油閥，關閉進油閥，由從動針可讀出F/直。試件最后被破壞（如圖3-7所示），破裂面與試件軸線約成45°角。圖3-6低碳鋼壓縮 圖3-7鑄鐵壓縮注意事項：（1） 當試件或壓縮實驗裝置的頂面與上壓板快接觸時，進油量一定要小（進油閥控制在半????????????????????? ??????? ??????.圈即可），否則進油量較大，引起載荷瞬間突然增大，超過試驗的最大量程，造成試驗機損壞。????????????????????????????????????（2） 鑄鐵壓縮時，不要靠近試件探望，以防試件破壞時，碎片飛出傷人。五、數(shù)據(jù)整理計算低碳鋼的屈服極限和鑄鐵強度極限

…F …FsA bA式中A0是試驗前試件截面面積。繪圖表示兩種材料的變形和斷口形狀、從宏觀角度分析破壞原因；比較并說明兩種材料的力學性質特點。六、思考題1、 試件偏心時對試驗結果有何影響？2、 為什么不能求得塑性材料的強度極限？3、 鑄鐵拉、壓破壞時斷口為何不同？§3—4 材料切變模量G的測定實驗（一） 用百分表扭角儀法測定切變模量G一、 目的在比例極限內(nèi)驗證扭轉時的剪切虎克定律，并測定材料的切變模量G。二、 儀器設備1、多功能組合實驗臺2、百分表三、 試件空心圓管：材料為不銹鋼、內(nèi)徑d=40.26mm、外徑D=46.44mm、長度L=420mm四、預習要求：1、閱讀第二章中多功能組合實驗臺工作原理、使用方法以及百分表的工作原理。五、實驗原理與方法

實驗裝置如圖3-13所示，加載示意圖見圖3-14。試件的一端安裝在圓管固定支座上，該端固定不動，另一端可以轉動，并在可動端裝有一滾珠軸承支座加以支承?？拷S承安裝一橫桿A8,在A點通過加載手輪加載。這樣試件在荷載作用下，僅僅受到純扭轉的作用?？蓜佣酥荒墚a(chǎn)生繞空心圓管軸線方向的角位移。當試件受到扭轉作用時，可動端的橫截面轉動，此時橫桿也轉動。通過百分表（或千分表）測定B點的位移（由于B點轉動角很小，B點的位移約等于B點的弧長），圓管固定支座空心圓管試件固定立柱圓管固定支座空心圓管試件固定立柱加載手輪旋轉臂拉壓力傳感器軸承支座9一扭轉力臂壓頭應變儀這樣便可以根據(jù)弧長公式^B=△中Xb計算出試件可動端的轉角大小△中（見圖3-15）。圖3-13 扭轉實驗裝置圖3-14扭轉加載示意圖圖3-14扭轉加載示意圖圖3-15圓管轉角示意圖根據(jù)扭轉變形公式NTL式中:ANTL式中:AB△r=ApXa可計算出切變模量I=—可計算出切變模量I=—(D4-d4)p32ATLA中IP施加載荷△「時，試件便受到扭矩AT=ApXa的作用。對試件分級加載，由于各級荷載增量相等，故試件產(chǎn)生的相對轉角增量A中也相等，相應于每級加載后的讀數(shù)增量眼也應基本相等，從而驗證了剪切虎克定律。根據(jù)實驗中測得的AB，便可能計算出A中，從而求出切變模量G。六、實驗步驟1、 力值調(diào)零：打開應變儀電源，看看壓頭是否壓住了扭轉力臂的加力點，如果壓住了，說明試件已經(jīng)受力。這時逆時針轉動加載手輪將荷載卸除（卸除的標志是壓頭離開加力點，只要離開一點點就行）。如果壓頭離開了加力點，一力一值顯示窗口顯示的數(shù)值不為‘0”，按“清零”鍵將其顯示為“0”。2、 旋轉百分表外殼，使大指針指到“0”。3、 順時針轉動加載手輪加載，分四級加載，每級加載200N，一直加到800N（即200N-400N—600N—800N）。每加一級荷載后，讀取百分表的讀數(shù)并記錄。為了保證實驗數(shù)據(jù)的可靠性，須重復進行三次實驗，取一組線性較好的（也就是讀數(shù)差基本相等的）數(shù)據(jù)進行計算。注意事項：1、 切勿超載，所加荷載最大不要超過900N，否則將損壞試件。.??? ?????????? ??????.2、 保護好百分表，防止其脫落摔壞。3、 加載前一定要注意力值真正清零，不要壓頭壓住了加力點，試件已經(jīng)受力，這時按“清零”鍵清零，這是表面清零，實際試件已經(jīng)受力，這是很危險的，很容易把試件損壞。七、預習思考題1、 試件在可動端為什么要加裝滾動軸承支座？2、 在實驗中是怎樣驗證剪切虎克定律的？怎樣測定和計算G?實驗（二） 電測法測定切變模量G一、 實驗目的用應變電測法測定材料的切變彈性模量G。二、 實驗設備與儀器（1） 多功能組合實驗臺。（2） 靜態(tài)電阻應變儀。三、 實驗原理和方法在剪切比例極限內(nèi)，切應力與切應變W）成正比，這就是材料的剪切胡克定律，其表達式為T=G邛式中，比例常數(shù)G即為材料的切變模量。由上式得G=-Y式中的r和丫均可由實驗測定，其方法如下：（1） r的測定：圖3-23所示裝置，試件貼應變片處是空心圓管，橫截面上的內(nèi)力如圖3-16（。）所示。試件貼片處的切應力為TT———Wt式中，Wt為圓管的抗扭截面系數(shù)。（2） 丫的測定：在圓管表面與軸線成±45°方向處各貼一枚規(guī)格相同的應變片（見圖3-16（。）），組成圖3-160）所示的半橋接到電阻應變儀上，從應變儀上讀出應變值￡y。由電測原理可知（見第2章2.4節(jié)），讀數(shù)應變應當是45°方向線應變的2倍，即&—2&r 45。

另一方面，圓軸表面上任一點為純剪切應力狀態(tài)(見圖3-16(c))。根據(jù)廣義胡克定律有￡=—(C-"b)45。 E1 3=—It-門(-T)]E5T_y T E2Gy=2e45「TTG=—= yW￡ty圖3-16應變儀讀數(shù)增量為%，從每一級加載實驗采用等量逐級加載法：設各級扭矩增量為△T，應變儀讀數(shù)增量為%，從每一級加載I中，可求得切變模量為G=^^-i W￡tyi同樣采用端直法，材料的切變模量是以上G.的算術平均值，即ir1乎G=—乙G

ni=1四、實驗步驟測量并記錄有關尺寸。組橋接線。加載分四級進行，每級加載200N(200N—400N—600N—800N)，分別記錄每級載荷下的應變值。注意事項：1、 切勿超載，所加荷載最大不能超過1000N，否則將損壞試件。.??? ?????????? ??????.2、 測試過程中，不要震動儀器、設備和導線，否則將影響測試結果，造成較大的誤差。.????.???????????.????????.??????3、 注意愛護好貼在試件上的電阻應變片和導線，不要用手指或其它工具破壞電阻應變片的防潮層，造成應變片損壞。五、實驗結果處理從三組實驗數(shù)據(jù)中，選擇較好的一組，按實驗記錄數(shù)據(jù)求出切變模量g?，即「—函g ?—?W屁tyi采用端直法，材料的切變模量為G，即1G=—乙Gn?i=1§3-5 拉伸時材料彈性模量E和泊松比"的測定一、 目的1、在比例極限內(nèi)驗證虎克定律，并測定材料的彈性模量E和泊松比以。二、 儀器設備1、 多功能組合實驗臺2、靜態(tài)電阻應變儀 3、游標卡尺三、 試件矩形長方體扁試件、材料為不銹鋼、試件橫截面尺寸：久=32mm,b=2.7mm四、 預習要求1、 預習本節(jié)實驗內(nèi)容和材料力學的相關內(nèi)容。2、 閱讀第二章電測法的基本原理和電阻應變儀。五、 試驗原理與方法本實驗在多功能組合實驗臺上進行，實驗裝置如圖3-17所示，應變片布置和加載示意圖如圖3-18所示。

圖3-17固定立柱圖3-17加載手輪旋轉臂4一拉壓力傳感器拉伸接頭拉伸試件應變儀拉伸試驗裝置E和p測定示意圖 圖3-18逆時針（1）應變片布點拉伸試驗裝置在試件的正、反兩面的對稱位置上粘貼縱向和橫向應變片，并把縱向應變片和縱向應變片進行串接，橫向應變片與橫向應變片進行串接，在另一個不銹鋼的小鐵塊上粘貼2片應變片并進行串接作為溫度補償片。實驗時，縱向應變片，橫向應變片和溫度補償片在靜態(tài)應變儀上組成半橋測量。（2）試驗原理試樣下端用插銷固定在下拉伸接頭上，上端通過插銷和上拉伸接頭相連接。旋轉加載手輪施加拉力。試件受力時，便在縱橫向產(chǎn)生伸長和縮短，用電阻應變儀測取縱向應變￡縱和橫向應變￡橫。試件橫截面面積為A，便可以計算出材料的彈性模量E和泊松比以。日。AFE=—=—￡A-As,,,縱As

門=一橫As縱因為試驗采用增量法，分級加載，每次增加相同的拉力△F，As

門=一橫As縱六、實驗步驟1、 力值調(diào)零：打開應變儀電源，看看拉頭是否拉緊了或壓緊了拉伸試件，如果拉緊了或壓緊了，說明試件已經(jīng)受力。這時順時針或逆時針轉動加載手輪將荷載卸除（卸除的標志是試件松動，只要有一點松動就行）。如果試件松動沒有受力，“力值顯示窗口二一顯示的數(shù)值理應為“0”，如果不為“0”，按“清零”鍵將其顯示為“0”。2、 K值設定：打開應變儀電源，預熱30分鐘，并對應變片進行靈敏系數(shù)K值設定。3、 接線：采用1/4橋路的接線方法，首先看清各測點應變片的引線顏色，將試件上的縱向應變片和橫向應變片的兩根引出線作為工作片分別接入應變儀的CH1和CH2的A、B接線端子上并擰緊，溫度補償片接入補償接線端子并擰緊，最后檢查一下所接各測點的B、B1短路片是否短接，鑼釘是否擰緊，D排短路線是否連接起來，是否接入D2接線端子，鑼釘是否擰緊。4、 調(diào)零：按“自動平衡”鍵對所接的測點進行調(diào)“零”“應變窗口”前2位顯示通道號（即測點號），后面的數(shù)值顯示應變值。如果應變值不為‘0”，再按一下“自動平衡”鍵直到2個測點的初始應變在未加荷載之前均顯示為“0”或“±1”也行。沒有接入應變片的通道或接線不正常則顯示“-----”。5、 加載：逆時針轉動加載手輪，對試件旋加拉力，分四級加載，每級加載500N即 500N一1000N一1500N—2000N6、 記錄：分別記錄每級荷載作用下的縱向應變和橫向應變值，并將其記錄表格中（注意正負號：數(shù)字前有“一”號者為壓應變，無“一”號者為拉應變）。7、 測試完畢，將荷載卸去，關閉電源。拆線、整理儀器、設備，清理現(xiàn)場，將所用儀器設備復原，整理實驗數(shù)據(jù)，算出讀數(shù)差或增量，記錄儀器設備的名稱型號、量具的名稱型號等原始實驗數(shù)據(jù)，原始實驗數(shù)據(jù)須經(jīng)指導教師檢查簽字。注意事項：1、 切勿超載，所加荷載最大不得超過4000N，否則將損壞荷載傳感器。???? ?????????? ??????????2、 測試過程中，不要震動儀器、設備和導線，否則將影響測試結果，造成較大的誤差。七、預習思考題1、 為何要在試件正反兩面的對稱位置上粘貼應變片，并進行相應地串接測量，能否只貼一面進行應變測量？2、 為何要用等量加載法進行試驗？用等量加載法求出的彈性模量與一次加載到終值所求出的彈性模量是否相同？3、 實驗中是怎樣驗證虎克定律的？怎樣測定和計算E和以？§3-6 梁的彎曲正應力試驗一、目的測定矩形截面梁在純彎曲時橫截面上正應力的大小及其分布規(guī)律，并與理論計算結果進行比較，以驗證純彎曲正應力公式。=牛的正確性。z學習電測法，并熟悉靜態(tài)電阻應變儀的使用和半橋接線方法。

圖3-19彎曲正應力實驗裝置二、儀器設備圖3-19彎曲正應力實驗裝置靜態(tài)電阻應變儀多功能組合實驗臺三、實驗原理與方法實驗裝置見圖3-19。它由固定立柱1、加載手輪2、旋轉臂3、荷載傳感器9、壓頭8、分力梁6、彎曲梁5、簡支支座4、底板7、應變儀10等部分組成。彎曲梁為矩形截面鋼梁，其彈性模量圖3-20梁的尺寸、測點布置及加載示意圖E=2.05X105MPa，幾何尺寸見圖3-20,CD段為純彎曲段，梁上各點為單向應力狀態(tài)，在正應力不超過比例極限時，只要測出各點的軸向應變￡實，即可按。實=E8實圖3-20梁的尺寸、測點布置及加載示意圖CD段某一截面的前后兩側面上，在不同高度沿平行于中性層各貼有五枚電阻應變片。其中編號3和3’片位于中性層上，編號2和2’片與編號4 圖3-20和4’片分別位于梁的上半部分的中間和梁的下半部分的中間，編號1和1’片位于梁的頂面的中線上，編號5和5’片位于梁的底面的中線上（見圖3-20），并把各前后片進行串接。溫度補償片貼在一塊與試件相同的材料上，實驗時放在被測試件的附近。上面粘貼有各種應變片和應變花，實驗時根據(jù)工作片的情況自行組合。為了便于檢驗測量結果的線性度，實驗時采用等量逐級緩慢加載方法，即每次增加等量的荷載AP，測出每級荷載下各點的應變增量△￡，然后圖3-21半橋接線圖取應變增量的平均值雋實，依次求出各點應力增量區(qū)實=E實限實圖3-21半橋接線圖實驗采用1/4橋接法、公共外補償。即工作片與不受力的溫度補償片分別接到應變儀的A、B和B、C接線柱上（如圖3-21），其中R為工作片，R2為溫度補償片。對于多個不同的工作片，用同一個溫度補償片進行溫度補償，這種方法叫做“多點公共外補償法”。也可采用半橋自補償測試。即把應變值絕對值相等而符號相反的兩個工作片接到A、B和B、C接線柱上進行測試、但要注意，此時￡實非儀/2，￡儀為應變儀所測的讀數(shù)。

四、實驗步驟1、 力值調(diào)零：打開應變儀電源，預熱20分鐘，看看壓頭是否壓緊了分力梁，如果壓緊了分力梁，說明試件已經(jīng)受力。這時逆時針轉動加載手輪將荷載卸除（卸除的標志是壓頭離開分力梁加載點，只要離開一點就行）。如果試件沒有受力，“力值顯示窗口”顯示的數(shù)值理應為“0”，如果不為“0”，按“清零”鍵將其顯示為“0”。2、 K值設定：對應變儀進行靈敏系數(shù)K值設定。3、 接線：采用1/4橋路的接線方法，首先看清各測點應變片的引線顏色，將工作片的兩根引出線按序號1、2、3、4、5分別接到應變儀的對應通道的CH1、CH2、CH3CH4、CH5的A、B接線端子上，溫度補償片接到“補償”接線端子上并擰緊。最后檢查一下所接各測點的8、B1短路片是否短接，鑼釘是否擰緊，D排短路線是否連接起來，是否接入D2接線端子，鑼釘是否擰緊。4、 調(diào)零：按“自動平衡”鍵對所接的測點進行調(diào)“零”“應變窗口”前2位顯示通道號（即測點號），后面的數(shù)值顯示應變值。如果應變值不為‘0”，再按一下“自動平衡”鍵直至5個測點的初始應變在未加荷載之前均顯示為“0”或“±1”也行。沒有接入應變片的通道或接線不正常則顯示“-----”。5、 加載：分四級進行（500N—1000N—1500N—2000N），順時針轉動加載手輪，對梁施加荷載。注意觀察測力儀讀數(shù)，每級荷載AF=500N，并分別記錄每級荷載作用下各點的應變值（注意數(shù)字前的符號，有“一”者為壓應變，無“一”號者為拉應變）。6、 測試完畢，將荷載卸去，關閉電源。拆線、整理所用儀器、設備，清理現(xiàn)場，整理實驗數(shù)據(jù)，算出讀數(shù)差或增量。記錄儀器設備的名稱、型號、量具的名稱、型號、精度等原始實驗數(shù)據(jù)，原始實驗數(shù)據(jù)須經(jīng)指導教師檢查簽字。注意事項：1、 切勿超載，所加荷載最大不能超過4000N，否則損壞拉壓力傳感器。???? ?????????? ??????????2、 測試過程中，不要震動儀器、設備和導線，否則將影響測試結果，造成較大的誤差。.????.?????.????.????????.??????3、 注意愛護好貼在試件上的電阻應變片和導線，不要用手指或其它工具破壞電阻應變片的防潮層，造成應變片損壞。五、數(shù)據(jù)處理1、計算各點應力增量的實驗值Ab.=E?叫―一，， ， *入AM-y2、計算各點應力增量的理論值A=—^iIz3、計算誤差中性層上的3巷點按絕對誤差計算實x100%計算。其它各點的誤差按相對誤差S=Ab—Ab實x100%計算。其它各點的誤差按相對誤差S=——理 Ab理按同一比例分別畫出各點正應力的實驗值和理論值沿橫截面高度的應力分布直線（實線代表理論值，虛線代表實驗值），將兩者加以比較，并分析誤差的主要原因，從而驗證理論公式。

六、預習要求1、 預習本節(jié)實驗內(nèi)容和材料力學的相關內(nèi)容。2、 閱讀第二章電測法的基本原理和電阻應變儀。七、思考題1、 影響試驗結果的主要因