1、材料力學(xué)實驗材料力學(xué)實驗 力學(xué)性能試驗力學(xué)性能試驗 一、拉伸試驗一、拉伸試驗 二、壓縮試驗二、壓縮試驗 三三、扭轉(zhuǎn)試驗、扭轉(zhuǎn)試驗 應(yīng)力分析實驗應(yīng)力分析實驗 電測法基本原理電測法基本原理 四四、彎曲正應(yīng)力實驗、彎曲正應(yīng)力實驗 五、薄壁圓筒的彎扭五、薄壁圓筒的彎扭 組合變形組合變形一、試驗?zāi)康囊弧⒃囼災(zāi)康?測定低碳鋼拉伸彈性模量測定低碳鋼拉伸彈性模量E；2測定低碳鋼拉伸力學(xué)性能測定低碳鋼拉伸力學(xué)性能( (s ss、 s sb 、 d d、 y y ) )；3測定灰鑄鐵抗拉強度測定灰鑄鐵抗拉強度s sb。二、試驗儀器二、試驗儀器1萬能材料試驗機萬能材料試驗機；2引伸儀引伸儀；3游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺。拉拉

2、 伸伸 試試 驗驗標(biāo)點標(biāo)點 l0標(biāo)距標(biāo)距d0三、試樣三、試樣1材料類型材料類型 低碳鋼低碳鋼： 灰鑄鐵灰鑄鐵：2標(biāo)準(zhǔn)試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣：塑性材料的典型代表塑性材料的典型代表脆性材料的典型代表脆性材料的典型代表標(biāo)距標(biāo)距：等截面測試部分長度：等截面測試部分長度尺寸符合國標(biāo)的試樣尺寸符合國標(biāo)的試樣拉拉 伸伸 試試 驗驗拉拉 伸伸 試試 驗驗1) )圓形截面圓形截面2) )矩形截面矩形截面l0=10d0l0= 5d0l0tb003 .11Al 0065. 5Al 或或四、試驗原理四、試驗原理1低碳鋼拉伸彈性模量低碳鋼拉伸彈性模量EOFD DlEAFll D DllAFED D D DF l F D Dl等量

3、逐級加載法等量逐級加載法：D DFd d(D Dl)1d d(D Dl)2)( llAFED Dd dD D 拉拉 伸伸 試試 驗驗2測定低碳鋼拉伸機械性能測定低碳鋼拉伸機械性能( (s ss、 s sb 、 d d、 y y ) )O FD DlFeFpFsFb線彈性階段線彈性階段屈服階段屈服階段強化階段強化階段頸縮階段頸縮階段屈服點屈服點：0ssAF s s0bbAF s s抗拉強度抗拉強度：冷作硬化冷作硬化%100001 llld d伸長率伸長率：%100010 AAAy y斷面斷面收縮率收縮率：拉拉 伸伸 試試 驗驗低碳鋼拉伸試驗現(xiàn)象低碳鋼拉伸試驗現(xiàn)象：屈服：屈服：頸縮：頸縮：斷裂：斷

4、裂：t tmax引起引起拉拉 伸伸 試試 驗驗3測定灰鑄鐵抗拉強度測定灰鑄鐵抗拉強度 s sbOFD Dl0bbAF s s抗拉強度抗拉強度：Fb拉拉 伸伸 試試 驗驗一、試驗?zāi)康囊弧⒃囼災(zāi)康?測定低碳鋼壓縮屈服點測定低碳鋼壓縮屈服點s ssc；2測定灰鑄鐵抗壓強度測定灰鑄鐵抗壓強度s sbc。二、試驗儀器二、試驗儀器 萬能材料試驗機萬能材料試驗機。三、試樣三、試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣：d0h0粗短圓柱體：粗短圓柱體：h0=13d0壓壓 縮縮 試試 驗驗四、試驗原理四、試驗原理1測定低碳鋼壓縮屈服點測定低碳鋼壓縮屈服點s sscO FD DlFsc壓縮屈服點壓縮屈服點：0scscAF s s拉伸試

5、驗拉伸試驗壓壓 縮縮 試試 驗驗低碳鋼壓縮試驗現(xiàn)象低碳鋼壓縮試驗現(xiàn)象： 低碳鋼壓縮變扁，不會斷裂，由于低碳鋼壓縮變扁，不會斷裂，由于兩端摩擦力影響，形成兩端摩擦力影響，形成“腰鼓形腰鼓形”。壓壓 縮縮 試試 驗驗2測定灰鑄鐵抗壓強度測定灰鑄鐵抗壓強度s sbcOFD Dl0bcbcAF s s強度極限強度極限：拉伸試驗拉伸試驗Fbc灰鑄鐵壓縮灰鑄鐵壓縮試驗現(xiàn)象試驗現(xiàn)象：t tmax引起引起壓壓 縮縮 試試 驗驗一、試驗?zāi)康囊弧⒃囼災(zāi)康?測定低碳鋼切變模量測定低碳鋼切變模量G；2測定低碳鋼屈服切應(yīng)力測定低碳鋼屈服切應(yīng)力t ts、抗切強度抗切強度t tb；3測定灰鑄鐵抗切強度測定灰鑄鐵抗切強度t

6、tb；二、試驗儀器二、試驗儀器1扭轉(zhuǎn)試驗機扭轉(zhuǎn)試驗機；2扭角儀扭角儀。4分析比較低碳鋼和灰鑄鐵兩種材料的破分析比較低碳鋼和灰鑄鐵兩種材料的破 壞情況壞情況。扭扭 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 試試 驗驗三、試樣三、試樣1測測低碳鋼低碳鋼G采用自制試樣：采用自制試樣：dl2測測低碳鋼低碳鋼t ts、t tb、灰鑄鐵灰鑄鐵t tb采用標(biāo)準(zhǔn)試樣：采用標(biāo)準(zhǔn)試樣：d0扭扭 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 試試 驗驗四、試驗原理四、試驗原理1低碳鋼低碳鋼切變模量切變模量GOTj jdbalFFD Dd dpGITl j jj jj jppIFalITlG 等量逐級加載法：等量逐級加載法：j jD DD D pIFalGbd dj jD D D D扭扭 轉(zhuǎn)

7、轉(zhuǎn) 試試 驗驗2測定低碳鋼屈服切應(yīng)力測定低碳鋼屈服切應(yīng)力t ts、抗切強度抗切強度t tbO Tj jTbTsT Tsr rdr rT= Ts屈服切屈服切應(yīng)力：應(yīng)力：pss43WM t t抗切抗切強度：強度：pbb43WM t tT= Tbt tst tst tbt tb扭扭 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 試試 驗驗低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗現(xiàn)象低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗現(xiàn)象：屈服：屈服：t tmax引起引起斷裂：斷裂：扭扭 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 試試 驗驗3測定灰鑄鐵抗切強度測定灰鑄鐵抗切強度t tb抗切抗切強度：強度：pbbWT t tO Tj jTb灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗現(xiàn)象灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗現(xiàn)象：斷裂：斷裂：拉應(yīng)力拉應(yīng)力引起引起扭扭 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 試試 驗驗 實驗時，

8、將應(yīng)變片粘貼在試件表面需測實驗時，將應(yīng)變片粘貼在試件表面需測應(yīng)變的點處和方向上，當(dāng)該點沿應(yīng)變應(yīng)變的點處和方向上，當(dāng)該點沿應(yīng)變片方向產(chǎn)生應(yīng)變片方向產(chǎn)生應(yīng)變 時，應(yīng)變片也隨之變時，應(yīng)變片也隨之變形，致使應(yīng)變片的電阻值產(chǎn)生一個變形，致使應(yīng)變片的電阻值產(chǎn)生一個變化量化量R。 1 1 電測法基本原理電測法基本原理電測法基本原理電測法基本原理電測法優(yōu)點： 1、測量精度高。一個微應(yīng)變、測量精度高。一個微應(yīng)變10-6 。 2、傳感元件小。最小標(biāo)距可達(dá)、傳感元件小。最小標(biāo)距可達(dá)0.2mm 3、測量范圍廣。能適應(yīng)高溫、低溫、測量范圍廣。能適應(yīng)高溫、低溫、高液壓下遠(yuǎn)距離等。高液壓下遠(yuǎn)距離等。 2 電測法基本原理電測

9、法基本原理電阻應(yīng)變片是由電阻應(yīng)變片是由=0.02-0.05mm的的康銅絲或鎳鉻絲繞成柵狀康銅絲或鎳鉻絲繞成柵狀( (或用很或用很薄的金屬箔腐蝕成柵狀薄的金屬箔腐蝕成柵狀) )夾在兩層夾在兩層絕緣薄片中絕緣薄片中( (基底基底) )制成。制成。 用鍍銀銅線與應(yīng)變片絲柵連接，用鍍銀銅線與應(yīng)變片絲柵連接， 作為電阻片引線。作為電阻片引線。電 阻 片 簡 圖 電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)電測法基本原理電測法基本原理電測法基本原理電測法基本原理SkRRD 式中：Ks為為電阻絲靈敏系數(shù)。 實驗證明，在一定范圍內(nèi)，應(yīng)變片的電實驗證明，在一定范圍內(nèi)，應(yīng)變片的電阻變化率阻變化率R/ R與應(yīng)變與應(yīng)變成正比，即：成正比，即： 應(yīng)

10、變方向應(yīng)變方向電測法基本原理電測法基本原理 應(yīng)變片分類：應(yīng)變片分類：絲繞式應(yīng)變片、箔式應(yīng)變片、絲繞式應(yīng)變片、箔式應(yīng)變片、 半導(dǎo)體應(yīng)變片。半導(dǎo)體應(yīng)變片。 電測法基本原理電測法基本原理3 3 四臂電橋(惠斯頓電橋)114411244311244313241234BDABADACACACBDACUUUI RI RUIRRIRRUIRRUIRRR RR RUURRRR 2 1 3 4電測法基本原理電測法基本原理4231RRRR1234RRRRR 電橋平衡條件 ： UBD=0 若四個應(yīng)變片其初始電阻都相等,即 若4個橋臂電阻由貼在構(gòu)件上的4枚電阻片組成，各電阻的變化量分別為R1、R2、R3、R4。輸出電

11、壓的相應(yīng)變化為： 1133224411223344BDRRRRRRRRUURRRRRRRRDDDDDDDDD電測法基本原理電測法基本原理31244ACBDRRRRURRURRDDDDD12344ACSBDUkUD整理后有SR RkD將代入上式得上述應(yīng)變片感受的應(yīng)變分別為上述應(yīng)變片感受的應(yīng)變分別為 1、 2、 3、 4，電測法基本原理電測法基本原理4 4 電橋的作用是將應(yīng)變片感受到的應(yīng)變轉(zhuǎn)變電橋的作用是將應(yīng)變片感受到的應(yīng)變轉(zhuǎn)變成為電壓信號，但其信號較弱。成為電壓信號，但其信號較弱。 電阻應(yīng)變儀就是將微弱的電壓信號放大再電阻應(yīng)變儀就是將微弱的電壓信號放大再用應(yīng)變量表示出來（還具有測力功能）。用應(yīng)變

12、量表示出來（還具有測力功能）。電測法基本原理電測法基本原理電阻應(yīng)變儀按應(yīng)變的頻率分為： 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀、動態(tài)電阻應(yīng)變儀和超動態(tài)電阻應(yīng)變儀。兩種常用的電阻應(yīng)變儀是： 平衡式電阻應(yīng)變儀(也稱零讀式電阻應(yīng)變儀)和數(shù)字電阻應(yīng)變儀。電測法基本原理電測法基本原理測量電橋測量電橋A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 CPU低通濾波器低通濾波器 放大器放大器數(shù)字顯示數(shù)字顯示數(shù)字電阻應(yīng)變儀系統(tǒng)組成BZ2008A靜態(tài)電阻應(yīng)變儀操作面板電測法基本原理電測法基本原理BZ2008A靜態(tài)電阻應(yīng)變儀電測法基本原理電測法基本原理 測量電橋的常見接法測量電橋的常見接法有有： 、全橋接線法、全橋接線法電橋的四個橋臂都接貼于構(gòu)件上

13、的電阻應(yīng)變片的情況。 電測法基本原理電測法基本原理 2 1 3 4則應(yīng)變儀輸出公式為： 1234ds、半橋接線法、半橋接線法電橋四個臂中的兩個相鄰兩臂接電阻應(yīng)變片，而其余相鄰兩臂接應(yīng)變儀內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電阻的情況。在進(jìn)行測量時，只在電橋的在進(jìn)行測量時，只在電橋的A、B和和B、C間接應(yīng)變片，而在間接應(yīng)變片，而在 A、D和和D、C間則應(yīng)間則應(yīng) 用應(yīng)變儀內(nèi)的兩用應(yīng)變儀內(nèi)的兩個個 阻值相等的固定電阻值相等的固定電 阻阻。電測法基本原理電測法基本原理這時電橋的輸出電壓為：電測法基本原理電測法基本原理12()4Sk UUD 1 2則應(yīng)變儀輸出公式為： 12ds 、單臂接線法、單臂接線法電橋四個臂中只有一個臂接電

14、阻應(yīng)變片，其余三個臂都接應(yīng)變儀內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電阻的情況。電測法基本原理電測法基本原理 114Sk UUD則應(yīng)變儀輸出公式為： 1ds電測法基本原理電測法基本原理公公共共端端電測法基本原理電測法基本原理 溫度補償溫度補償 在實驗中,如果溫度發(fā)生變化, 應(yīng)變片的阻值將隨之改變, 故測量結(jié)果中也將包括溫度改變引起的虛假應(yīng)變。 為了消除溫度的影響，常采用補償片法。即在與被測試件材料相同的另一試塊上，粘貼上與工作片型號相同的電阻片，并放置在與被測試件相同的環(huán)境下，且不受力。 電測法基本原理電測法基本原理半橋接線法半橋接線法: 1. 單臂測量單臂測量R1R3R2R4s112()dtt所以應(yīng)變儀的應(yīng)變讀數(shù)為所以

15、應(yīng)變儀的應(yīng)變讀數(shù)為工作片工作片補償片補償片s1d即相鄰兩橋臂的電阻片因溫度變化引起的電阻變化率：(R1/ R1)T= (R2/ R2)T12tt即 2 1 3 4電測法基本原理電測法基本原理全橋接線法全橋接線法: 1. 對臂測量對臂測量s112334()()dtttt應(yīng)變儀的應(yīng)變讀數(shù)應(yīng)變儀的應(yīng)變讀數(shù)工作片工作片補償片補償片13ds即工作片工作片補償片補償片矩形截面梁的純彎曲矩形截面梁的純彎曲一、實驗?zāi)康?1、測定梁在純彎曲的彎曲正應(yīng)力； 2、初步掌握電測方法。 二、實驗設(shè)備 1、簡易加載設(shè)備； 2、電阻應(yīng)變儀； 3、矩形截面鋼梁。 矩形截面梁的純彎曲矩形截面梁的純彎曲BZ8001多功能實驗臺多

16、功能實驗臺矩形截面梁的純彎曲矩形截面梁的純彎曲加載設(shè)備加載設(shè)備壓力傳感器壓力傳感器矩形截面梁的純彎曲矩形截面梁的純彎曲 三、試驗原理及方法 單臂接線。測出荷荷作用下各點的應(yīng)變，由胡克定律 =E矩形截面梁的純彎曲矩形截面梁的純彎曲四、試驗步驟及注意事項 1調(diào)節(jié)應(yīng)變僅的靈敏系數(shù)并進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡。正常后即可開始測量。 2加載要記下與載荷每次增量及相應(yīng)的應(yīng)變增量 3小心操作。 矩形截面梁的純彎曲矩形截面梁的純彎曲 五、數(shù)據(jù)處理及報告 1、測點應(yīng)變增量的平均值niDDsDDE實測ziIyM DD理論s 2、算出相應(yīng)應(yīng)力增量的測值 3、純彎曲時各測點理論值 4、列表比較每一測點，并計算相對誤差 100%DD

17、D理論實測理論sssse薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形 一、實驗?zāi)康?1、測定管在扭彎組合下一點主應(yīng)力； 2、測定圓管在扭彎組合下的M和T； 3、進(jìn)一步掌握電測法。薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形 二、實驗設(shè)備 1、簡易加載設(shè)備； 2、電阻應(yīng)變儀； 3、計算機。薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形彎扭組合變形加載裝置彎扭組合變形加載裝置薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形三、實驗原理 薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形2sin2122xyyxyx 1、確定主應(yīng)力和主方向 主應(yīng)變由下式計算： 2221

18、212xyyxyx薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形yxxy2tan 兩個互相垂直的主方向為： 如測得了主應(yīng)變，對于線彈性各向同性材料，其主應(yīng)力可由廣義胡克定律求得：1222212111ssEE薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形 實測時由右圖所示應(yīng)變花，可分別測得三個方向的線應(yīng)變： 薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形因為有：因為有：由上式解得：由上式解得：222245045xyyxxxyyxoooooooooxyyx4545045450薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形將上式代入主應(yīng)變公式得主應(yīng)變?yōu)椋簩⑸鲜酱胫鲬?yīng)變公式得主應(yīng)變?yōu)椋褐鞣较驗椋褐鞣较驗椋?04524545454521222ooooooooooo454504545022tan薄壁圓筒的彎扭組合變形薄壁圓筒的彎扭組合變形pmzmMWTWst 2、主應(yīng)力和主方向的理論值 按平面應(yīng)力狀態(tài)分析得到按平面