固體力學(xué)實驗報告

1、固體力學(xué)實驗報告試驗一 電阻應(yīng)變片粘貼技術(shù)一、 目的1 初步掌握常溫用應(yīng)變片粘貼技術(shù)2 為后續(xù)實驗做好貼片、接線、防潮、檢查等準備工作。二、 設(shè)備與器材1 常溫用應(yīng)變片，每組一包約20枚；2 萬用表（測量應(yīng)變片電阻值用）；3 502粘結(jié)劑（氰基丙烯酸酯粘結(jié)劑）；4 1525W電烙鐵、鑷子等工具；5 等彎矩梁試件、溫度補償塊；6 丙酮（或酒精）、石蠟、膠帶、塑料薄膜、棉球等；7 測量導(dǎo)線若干；8 100V兆歐表（測量絕緣電阻用）；3、 實驗步驟 1、用萬用表，選擇電阻差值0.4W以內(nèi)共1213枚應(yīng)變片。 2、清洗等彎矩梁，拋光后，用丙酮擦拭貼片處至棉球潔白為止。擦凈后， 用劃針畫方向線。 3、貼

2、片。 4、用萬用表檢查是否斷路。 5、用兆歐表檢查各應(yīng)變片與試件間的絕緣電阻。 6、接線，導(dǎo)線編號，每枚片單獨引線。 7、重復(fù)4、5步驟。 8、將等彎矩梁及補償塊收存待用。4、 實驗報告及要求 1、簡述貼片、接線、檢查等步驟。 用刀片清理彎矩梁試樣表面，刮掉上面的502膠水和膠帶；然后用砂布打磨試樣表面（要貼片處），先粗后細的打磨，打磨方向與應(yīng)變片主軸成45；拋光后用丙酮擦拭貼片處，直到棉球潔白為止；擦凈后，畫線。貼片之前用棉球把貼片處擦干凈，等丙酮揮發(fā)后，把應(yīng)變片帶接線的那一側(cè)黏在膠帶（不是用手直接拿應(yīng)變片，而是通過膠帶），在畫線處均勻涂抹一層502膠水，將應(yīng)變片上的“十字”與畫線對整齊，然

3、后將一小片保鮮膜置于應(yīng)變片上，用食指擠出氣泡和多余的粘結(jié)劑，然后手指按壓應(yīng)變片1min。接線之前，先把導(dǎo)線、電烙鐵。焊錫準備好。接線時，先把導(dǎo)線固定到試樣上，用鑷子將應(yīng)變片引線繞到上有焊錫的導(dǎo)線頭上，然后用電烙鐵焊錫，并注意導(dǎo)線、應(yīng)變片引線與試樣之間要絕緣。接好線后首先用萬用表檢查電阻應(yīng)變片的電阻值，看是否斷路，如果有問題則找出問題的原因，知道其阻值正常。然后用兆歐表檢查應(yīng)變片與試驗是否絕緣，它們之間的電阻應(yīng)大于200M歐。2、 畫布片和編號圖。梁上表面布片圖如下（下表面和上表面類似）：試驗二 電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)測定一、 目的1 掌握電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)測定方法；2 了解電阻應(yīng)變片相對電阻變化與

4、所受應(yīng)變的關(guān)系。二、 測定原理 本實驗采用等彎矩梁裝置。電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)K定義為：因構(gòu)件受力而引起電阻片的電阻變化率與構(gòu)件的最大主應(yīng)變之比， (1)式中，為試件表面應(yīng)變片（軸向安裝）所在位置上的應(yīng)變，是應(yīng)變片電阻的相對變化。(2)一般取2.0，是應(yīng)變儀指示值。由材料力學(xué)可知，等彎矩梁有 (3)式中，f為重點撓度計讀數(shù)，h為梁的厚度，L為撓度計的跨度。從而得出(4)三、 設(shè)備與儀器1 等彎矩梁及加載裝置，溫度補償塊（實驗一中已做準備）；2 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；3 撓度計；4 其他工具。4、 實驗報告及要求（一）簡述實驗步驟；1 測h、L。2 將等彎矩梁上縱向4枚應(yīng)變片按橋法接入應(yīng)變儀，預(yù)調(diào)平衡。3

5、 先預(yù)加載13kg數(shù)次，以消除機械滯后影響。4 裝撓度計，調(diào)零，應(yīng)變儀再次預(yù)調(diào)平衡、調(diào)零。5 按0、4、8、12kg分級加載，進行三次，記錄相應(yīng)f及，取三次平均值，計算每枚應(yīng)變片靈敏系數(shù)Ki，i=1，2，。6 取各應(yīng)變片總平均值為靈敏系數(shù)，并計算相對標準偏差 （2） 按表記錄與計算各應(yīng)變片靈敏系數(shù)，計算靈敏系數(shù)平均值和相對標準（表格自行設(shè)計）；應(yīng)變()撓度()應(yīng)變增量（）撓度增量（）K值100誤差太大，故舍去21.10.7391.34142.050.71.4785192.550.52.0706273.280.72.365平均值60.6331.971 其中， =（三）討論這種標定K的誤差。a)

6、貼片技術(shù)不過關(guān)。粘貼時沒有完全貼牢或者貼片的位置有誤差等原因造成。b) 實驗裝置的誤差，儀器的誤差。環(huán)境因素和人為操作造成的誤差等。c) 不可控的隨機誤差試驗三 電阻應(yīng)變片橫向效應(yīng)系數(shù)的測定一、 目的1 測定電阻應(yīng)變片橫向效應(yīng)系數(shù)。二、 測定原理若在圖3所示等彎矩梁表面貼有1、2所示應(yīng)變片，圖3 等彎矩梁裝置則有(1)(2)式中，是第i片應(yīng)變片電阻的相對變化，i=1，2；一般取2.0，本實驗中，；為梁材料的泊松比。應(yīng)變片橫向效應(yīng)系數(shù)定義為：(3)其中，為正，為負。關(guān)于梁材料的泊松比，作如下討論：由于實測不易準，且在梁上不同位置上的分布是變化的，因此采取措施設(shè)法消除。做法是在8kg和12kg重復(fù)

7、進行數(shù)次加載讀數(shù)，分別代入（3）式聯(lián)立求解便可消去而求得H值。三、 設(shè)備與儀器1. 等彎矩梁及加載裝置，溫度補償塊（實驗一中已做準備）；2. 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；3. 撓度計；4. 其他工具。四、 實驗步驟1 將應(yīng)變儀上的K儀設(shè)置為K片值。2 將等彎矩梁上、下表面共8枚應(yīng)變片按半橋法接入應(yīng)變儀，預(yù)調(diào)平衡，注意拉、壓片的辨認。3 分別一次加載8kg和12kg，用應(yīng)變儀測出（i=1，2，8），記錄于表中，重復(fù)進行三次，取三次平均值。4 按公式（3）計算H值，并求平均值及相對標準偏差。5、 實驗報告要求1. 簡述實驗步驟。 1）將應(yīng)變儀上的K儀設(shè)置為K片值。 2）將等彎矩梁上、下表面共8枚應(yīng)變片按半橋法

8、接入應(yīng)變儀，預(yù)調(diào)平衡，注 意拉、壓片的辨認。3） 分別一次加載8kg和12kg，用應(yīng)變儀測出（i=1，2，8），記錄于表中，重復(fù)進行三次，取三次平均值。 4）按公式（3）計算H值，并求平均值及相對標準偏差。2. 按表記錄與計算各H值，計算平均值和相對標準（表格自行設(shè)計）；8-24820-5-0.053(舍去)0.0500.0515.2%12-37940-70.0090.0958-24926-40.052(舍去)0.190(舍去)0.05812-381036-8-0.003(舍去)0.0608-25725-40.0600.0180.04012-36937-90.035-0.010(舍去)2. 討

9、論本實驗方法的測定結(jié)果及測量誤差。 一般電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)系數(shù)為2%左右，本實驗測定在5.2%。 測量誤差：a、應(yīng)變儀存在系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致測量的不準確； b、由于應(yīng)變片的粘貼不當(dāng)而造成誤差； C、梁的泊松比不均勻； d、操作不當(dāng)造成。3. 試比較單向應(yīng)變場法與本方法的優(yōu)缺點。 單向應(yīng)變法：實驗裝置比較復(fù)雜，計算H相對方便； 單向應(yīng)力法：實驗裝置比較簡單，而計算式相對復(fù)雜。試驗四 應(yīng)變片在電橋中的接法一、 實驗?zāi)康? 掌握靜載下單點應(yīng)變測量方法；2 掌握應(yīng)變片半橋、全橋接法。二、 測定原理惠斯通電橋的四臂電橋如圖所示，則有圖1 惠斯通電橋式中，e1、e2、e3、e4分別代表各橋臂應(yīng)變片的指示應(yīng)變

10、，K為應(yīng)變片靈敏系數(shù)，E為橋壓。應(yīng)變片布片圖見圖2，應(yīng)變片的各種接橋方法如圖3。圖2 布片圖補償塊等彎矩梁（c）e儀=4e1（c）e儀=2e1（b）e儀=2e1（a）e儀=e1圖3 各種接橋方法三、 設(shè)備與儀器1 等彎矩梁及加載砝碼；2 應(yīng)變片、補償片（已由實驗一完成）。3 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。四、 實驗步驟1 按圖3所示各種接法結(jié)成橋路；2 初載為0，將應(yīng)變儀調(diào)平衡，加載10kg測量，記錄于自行設(shè)計的表中；3 分別加卸載三次進行數(shù)據(jù)處理，檢查與應(yīng)變值的倍數(shù)。五、 實驗報告要求1 整理數(shù)據(jù)，寫出報告；2 討論各種接橋方法，比較其優(yōu)缺點。試驗五 應(yīng)變靜態(tài)多點測量一、 實驗?zāi)康? 掌握多點靜態(tài)應(yīng)變測量

11、技術(shù)；2 掌握用電阻應(yīng)變片方法求解主應(yīng)變和主方向。二、 原理與方法材料力學(xué)已經(jīng)證明，平面應(yīng)力狀態(tài)下，只要圍繞一點測得三個不同方向的線應(yīng)變，就能求得該點的主應(yīng)力和主方向。ABCDm-m截面圖1 實驗裝置：彎扭組合梁因此對圖1所示裝置，欲基于實驗求解A、B、C、D各點的主應(yīng)力和主方向，只要利用應(yīng)變花便可求得，實驗中采用04590形式應(yīng)變花，則有(1)(2)或者寫成便于計算的形式：(3)(4)(5)三、 設(shè)備與儀器1 彎扭組合梁及加載砝碼；2 應(yīng)變片及相應(yīng)工具；3 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。4 其他設(shè)備。四、 實驗步驟1 自行設(shè)計接線橋路；2 自行確定加卸載等級（務(wù)必注意不要超載）；3 設(shè)計表格，進行記錄與計

12、算。4 分別加卸載三次進行數(shù)據(jù)處理，檢查與應(yīng)變值的倍數(shù)。五、 實驗報告要求1 整理數(shù)據(jù)，寫出報告；第一次 F單位為N，應(yīng)變10-6F-45045-45045加載20123104-48-106-994440245209-99-213-1898760367306-147-322-282130卸載60371307-139-320-28313040245205-86-215-1888820123104-39-106-9444第二次 F單位為N，應(yīng)變10-6F-45045-45045加載20124101-50-105-954340244204-100-211-1908760372306-153-321-

13、283131卸載60370303-152-320-28412940245204-97-212-1918820125101-49-107-9743 將一二次應(yīng)變?nèi)∑骄担篎單位為N，應(yīng)變10-6F-45045-45045加載20123.5102.5-49-105.5-9743.540244.5206.5-99.5-212-189.58760369.5306-150-321.5-282.5130.5卸載60370.5305-145.5-320-283.5129.540245204.5-91.5-213.5-189.58820124102.5-44-106.5-95.543.5 =49.17 = -

14、24.33 實驗裝置的,2 將電測主應(yīng)力、主方向與理論計算值進行比較，討論結(jié)果。電測主應(yīng)力和應(yīng)力方向（左邊上面應(yīng)變片右邊是下面的應(yīng)變片）：F弧度2029.34135-14.3313-0.3245713.85114-26.3711-0.362624058.66333-29.2933-0.3308826.99718-52.2472-0.352146087.9298-43.5908-0.323539.92757-78.5076-0.345286085.40992-43.9458-0.3420839.8463-78.6263-0.34684058.1707-27.1607-0.3246227.1134

15、8-52.4635-0.349552029.22817-13.0682-0.3197255.42198-33.432-0.37503理論計算主應(yīng)力和應(yīng)力方向（上端應(yīng)變片）：F 2028.08844-6.48844-0.337374056.17687-12.9769-0.337376084.26531-19.4653-0.33737實驗結(jié)果分析：最大主應(yīng)力實驗值和理論計算值比較接近，應(yīng)力方向很接近，最小主應(yīng)力理論值和實驗值相差較大，可能是測量設(shè)備的誤差造成的。 試驗六 動態(tài)應(yīng)變測量一、 實驗?zāi)康? 掌握動態(tài)應(yīng)變測量的基本方法；2 掌握動態(tài)應(yīng)變儀的基本原理與使用方法；3 對動態(tài)應(yīng)變曲線進行分析。二

16、、 原理與方法動態(tài)應(yīng)變測量與靜態(tài)應(yīng)變測量基本原理相同，但由于動態(tài)應(yīng)力、應(yīng)變隨時間而發(fā)生變化，因此相應(yīng)頻率要求較高，對應(yīng)變儀由更高的要求。電阻應(yīng)變儀的工作原理如下圖。圖1 電阻應(yīng)變儀的工作原理三、 實驗裝置動態(tài)應(yīng)變測量系統(tǒng)如圖2所示，由加載裝置，動態(tài)電阻應(yīng)變儀和計算機輸出三部分組成。其中加載裝置為一個簡支梁中間安裝一帶偏心重塊的可調(diào)速小型馬達。啟動馬達時，由于偏心重塊產(chǎn)生的離心力作用，使得梁在垂直方向受到按正弦規(guī)律變化的動載荷。梁受強迫振動，當(dāng)馬達轉(zhuǎn)速接近梁的固有頻率時，引起共振，可得到最大振幅與變形。圖2 動態(tài)應(yīng)變測量系統(tǒng)四、 設(shè)備與儀器1 動態(tài)應(yīng)變測量裝置；2 DH5922動態(tài)應(yīng)變測試儀；3

17、 其他設(shè)備。五、 實驗步驟1 接橋。本實驗要求三種方式接橋，（a）單通道半橋；（b）單通道全橋；（c）雙通道半橋；2 接通電源，檢查電源，平衡調(diào)節(jié)，準備測量；3 設(shè)計表格，進行記錄與計算。4 慢慢增加調(diào)壓器電壓，直至超過簡支梁的固有頻率，進行數(shù)據(jù)處理。六、 實驗報告要求1 簡述動態(tài)應(yīng)變測量的各種方法；2 根據(jù)記錄的應(yīng)變曲線求出簡支梁的最大應(yīng)變值和應(yīng)變頻率；最大應(yīng)變值為437.0，應(yīng)變頻率 3 整理數(shù)據(jù)，寫出報告；接法方式最大應(yīng)變最小應(yīng)變應(yīng)變頻率半橋420.310-6-442.010-650hz4 簡述動態(tài)應(yīng)變測量的特點及各種測量方法的優(yōu)缺點。將應(yīng)變隨時間變化的過程記錄下來，然后利用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ?/p>

18、析研究試驗七 動荷因數(shù)測定一、 實驗?zāi)康? 進一步掌握動態(tài)應(yīng)變測量技術(shù)；2 用實驗方法測定物體自由下落時的動荷因數(shù)；二、 原理與方法構(gòu)件在動荷作用下，應(yīng)力不超過材料的比例極限，虎克定律仍適用，應(yīng)力、應(yīng)變與載荷的線性關(guān)系仍成立。若用、分別表示構(gòu)件在動荷和靜荷作用下的應(yīng)力；用、分別表示構(gòu)件在動荷和靜荷作用下的應(yīng)變；用Fd、Fst分別表示構(gòu)件的動荷和靜荷，則動荷因數(shù)Kd。用實驗方法測量沖擊時的和靜載時的，兩者之比值即為動荷因數(shù)的實驗測量值。為提高測量的靈敏度，本實驗用上、下對稱的兩片組成半橋測量橋路，應(yīng)變儀讀數(shù)應(yīng)變值為兩片的應(yīng)變之差，因為上、下對稱的兩片應(yīng)變值理論上是數(shù)值相等，符號相反，故兩者之差即為一片應(yīng)變值的兩倍。三、 設(shè)備與儀器1 彎扭組合實驗裝置；2 DH5922動態(tài)應(yīng)變測試儀；3 其他設(shè)備。四、 實驗步驟1 半橋接橋。2 接通電源，檢查電源，平衡調(diào)節(jié)，準備測量；3 設(shè)計表格，進行記錄與計算。4 三次不同高度的砝碼自由下落，進行數(shù)據(jù)處理。注意：突然加載時應(yīng)保證砝碼與砝碼盤完全接觸后，立即松手；砝碼自由下落沖擊時，其沖擊高度應(yīng)保持準確，嚴禁超過規(guī)定高度（60mm）沖擊，以避免損壞裝置。五、 實驗報告要求1 整理數(shù)據(jù)，寫出報告；下落高度h最大應(yīng)變穩(wěn)定應(yīng)