材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書08

1、目 錄 第一章 材料的力學(xué)性能試驗(yàn) 1第一節(jié) 拉伸試驗(yàn) 1第二節(jié) 壓縮試驗(yàn) 7第三節(jié) 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) 9第二章 電測(cè)法應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn) 14第一節(jié) 矩形截面梁的純彎曲與橫力彎曲實(shí)驗(yàn) 14第二節(jié) 薄壁圓筒的彎扭組合實(shí)驗(yàn) 17第三節(jié) 力傳感器原理實(shí)驗(yàn) 21附錄A 電測(cè)法基礎(chǔ) 23第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 23第二節(jié) 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 24第三節(jié) 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀 27參考文獻(xiàn) 29第一章 材料的力學(xué)性能試驗(yàn)材料的力學(xué)性能試驗(yàn)是工程中廣泛應(yīng)用的一種試驗(yàn)，它為機(jī)械制造、土木工程、冶金及其它各種工業(yè)部門提供可靠的材料的力學(xué)性能參數(shù)，便于合理地使用材料，保證機(jī)器（結(jié)構(gòu)）及其零件（構(gòu)件）的安全工作。材料的力學(xué)性能試驗(yàn)必須

2、按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。第一節(jié) 拉伸試驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測(cè)定低碳鋼拉伸時(shí)的強(qiáng)度及塑性性能指標(biāo)：屈服應(yīng)力、抗拉強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率、斷面收縮率。2. 測(cè)定灰鑄鐵拉伸時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度。3. 比較低碳鋼與灰鑄鐵在拉伸時(shí)的力學(xué)性能和破壞形式。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. 液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)。2 電子式萬能試驗(yàn)機(jī)。3. 游標(biāo)卡尺。 三、實(shí)驗(yàn)試樣按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB639786金屬拉伸試驗(yàn)試樣，金屬拉伸試樣的形狀隨著產(chǎn)品的品種、規(guī)格以及試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌譃閳A形截面試樣、矩形截面試樣、異形截面試樣和不經(jīng)機(jī)加工的全截面形狀試樣四種。其中最常用的是圓形截面試樣和矩形截面試樣。如圖1-1-1所示，圓形截面試樣和矩形截面試樣均

3、由平行、過渡和夾持三部分組成。平行部分的試驗(yàn)段長(zhǎng)度稱為試樣的標(biāo)距，按試樣的標(biāo)距與橫截面面積之間的關(guān)系，分為比例試樣和定標(biāo)距試樣。圓形截面比例試樣通常取或，矩形截面比例試樣通常取或，其中，前者稱為長(zhǎng)比例試樣（簡(jiǎn)稱長(zhǎng)試樣），后者稱為短比例試樣（簡(jiǎn)稱短試樣）。過渡部分以圓弧與平行部分光滑地連接，以保證試樣斷裂時(shí)的斷口在平行部分。夾持部分稍大，其形狀和尺寸根據(jù)試樣大小、材料特性、試驗(yàn)?zāi)康囊约叭f能試驗(yàn)機(jī)的夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)試樣的形狀、尺寸和加工的技術(shù)要求參見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB639786。（a）圓形截面試樣（b）矩形截面試樣圖1-1-1 拉伸試樣 四、實(shí)驗(yàn)原理與方法 1.測(cè)定低碳鋼拉伸時(shí)的強(qiáng)度和塑性性能指標(biāo)

4、（1）強(qiáng)度性能指標(biāo)屈服應(yīng)力（屈服點(diǎn)）試樣在拉伸過程中載荷基本不變而試樣仍能繼續(xù)產(chǎn)生變形時(shí)的載荷（即屈服載荷）除以原始橫截面面積所得的應(yīng)力值，即抗拉強(qiáng)度試樣在拉斷前所承受的最大載荷除以原始橫截面面積所得的應(yīng)力值，即（2）塑性性能指標(biāo)延伸率拉斷后的試樣標(biāo)距部分所增加的長(zhǎng)度與原始標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比，即式中：為試樣的原始標(biāo)距；為將拉斷的試樣對(duì)接起來后兩標(biāo)點(diǎn)之間的距離。低碳鋼是具有明顯屈服現(xiàn)象的塑性材料，在局部變形階段，可以看到，在試樣的某一部位局部變形加快，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，隨后試樣很快被拉斷。試樣的塑性變形集中產(chǎn)生在頸縮處，并向兩邊逐漸減小。因此，斷口的位置不同，標(biāo)距部分的塑性伸長(zhǎng)也不同。若斷口在試樣的中

5、部，發(fā)生嚴(yán)重塑性變形的頸縮段全部在標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)，標(biāo)距長(zhǎng)度就有較大的塑性伸長(zhǎng)量；若斷口距標(biāo)距端很近，則發(fā)生嚴(yán)重塑性變形的頸縮段只有一部分在標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)，另一部分在標(biāo)距長(zhǎng)度外，在這種情況下，標(biāo)距長(zhǎng)度的塑性伸長(zhǎng)量就小。因此，斷口的位置對(duì)所測(cè)得的伸長(zhǎng)率有影響。為了避免這種影響，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB22887對(duì)的測(cè)定作了如下規(guī)定。測(cè)量時(shí)，兩段在斷口處應(yīng)緊密對(duì)接，盡量使兩段的軸線在一條直線上。若在斷口處形成縫隙，則此縫隙應(yīng)計(jì)入內(nèi)。如果斷口在標(biāo)距以外，或者雖在標(biāo)距之內(nèi)，但距標(biāo)距端點(diǎn)的距離小于，則試驗(yàn)無效。斷面收縮率拉斷后的試樣在斷裂處的最小橫截面面積的縮減量與原始橫截面面積的百分比，即式中：為試樣的原始橫截面面積；為拉

6、斷后的試樣在斷口處的最小橫截面面積。2.測(cè)定灰鑄鐵拉伸時(shí)強(qiáng)度性能指標(biāo)灰鑄鐵在拉伸過程中，當(dāng)變形很小時(shí)就會(huì)斷裂，萬能試驗(yàn)機(jī)的指針?biāo)甘镜淖畲筝d荷除以原始橫截面面積所得的應(yīng)力值即為抗拉強(qiáng)度，即 五、實(shí)驗(yàn)步驟1.低碳鋼拉伸（1） 測(cè)量試樣的尺寸。在試樣標(biāo)距范圍內(nèi)的中間以及兩標(biāo)距點(diǎn)的內(nèi)側(cè)附近，分別用游標(biāo)卡尺在相互垂直方向上測(cè)取試樣直徑的平均值為試樣在該處的直徑，取三者中的最小值作為計(jì)算直徑。（2） 試樣安裝。按操作規(guī)程使用電子萬能試驗(yàn)機(jī)拉伸試樣，觀察屈服和頸縮現(xiàn)象，直至試樣被拉斷為止，并分別記錄屈服載荷和最大載荷。并打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3） 取下拉斷的試樣，將斷口吻合壓緊，用游標(biāo)卡尺量取斷口處的最小直徑和

7、兩標(biāo)點(diǎn)之間的距離。2.灰鑄鐵拉伸（1） 測(cè)量試樣的尺寸。方法同上。（2） 試樣安裝。按操作規(guī)程使用液壓萬能試驗(yàn)機(jī)拉伸試樣，觀察現(xiàn)象，記錄下從動(dòng)指針?biāo)Ａ粑恢玫淖畲筝d荷。 六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算1.表1-1-1 測(cè)定低碳鋼拉伸時(shí)的強(qiáng)度和塑性性能指標(biāo)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算試 樣 尺 寸實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 標(biāo) 距 直 徑 d1= d2= d3= d0= 標(biāo) 距 最小直徑 屈服載荷 最大載荷 屈服應(yīng)力 抗拉強(qiáng)度 伸 長(zhǎng) 率 斷面收縮率 2.表1-1-2 測(cè)定灰鑄鐵拉伸時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算試 樣 尺 寸實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)實(shí)驗(yàn)前： 直 徑 最大載荷 抗拉強(qiáng)度 3.計(jì)算精確度（1） 強(qiáng)度性能指標(biāo)（屈

8、服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度）的計(jì)算精度要求為，即：凡 的數(shù)值舍去，而的數(shù)值化為，的數(shù)值者則進(jìn)為。（2） 塑性性能指標(biāo)（伸長(zhǎng)率和斷面收縮率）的計(jì)算精度要求為，即：凡的數(shù)值舍去，而的數(shù)值化為，的數(shù)值則進(jìn)為。 七、注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)時(shí)必須嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器的各項(xiàng)操作規(guī)程，嚴(yán)禁開“快速”檔加載。加載時(shí)速度要均勻緩慢，防止沖擊。開動(dòng)萬能試驗(yàn)機(jī)后，操作者不得離開工作崗位，實(shí)驗(yàn)中如發(fā)生故障應(yīng)立即停機(jī)。 八、思考題1. 低碳鋼和灰鑄鐵在常溫靜載拉伸時(shí)的力學(xué)性能和破壞形式有何異同？2. 測(cè)定材料的力學(xué)性能有何實(shí)用價(jià)值？3. 你認(rèn)為產(chǎn)生試驗(yàn)結(jié)果誤差的因素有哪些？應(yīng)如何避免或減小其影響？第二節(jié) 壓縮試驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.

9、測(cè)定金屬材料壓縮時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)：低碳鋼-屈服應(yīng)力；灰鑄鐵-抗壓強(qiáng)度。2.繪制低碳鋼和灰鑄鐵的壓縮圖，比較低碳鋼與灰鑄鐵在壓縮時(shí)的變形特點(diǎn)和破壞形式。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1.萬能試驗(yàn)機(jī)。2.游標(biāo)卡尺。 三、實(shí)驗(yàn)試樣按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB731487金屬壓縮試驗(yàn)方法，金屬壓縮試樣的形狀隨著產(chǎn)品的品種、規(guī)格以及試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌譃閳A柱體試樣、正方形柱體試樣和板狀試樣三種。其中最常用的是圓柱體試樣和正方形柱體試樣，如圖1-2-1所示。根據(jù)試驗(yàn)的目的，對(duì)試樣的標(biāo)距作如下規(guī)定：的試樣僅適用于測(cè)定；（或）的試樣適用于測(cè)定、和；（或）的試樣適用于測(cè)定和。其中（或）。 （a）圓柱體試樣 （b）正方形柱體試樣圖1-2

10、-1 壓縮試樣對(duì)試樣的形狀、尺寸和加工的技術(shù)要求參見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB639786。 四、實(shí)驗(yàn)原理與方法1.測(cè)定低碳鋼壓縮時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)低碳鋼在壓縮過程中，當(dāng)應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時(shí)，其變形情況與拉伸時(shí)基本相同。當(dāng)達(dá)到屈服應(yīng)力后，試樣產(chǎn)生塑性變形，隨著壓力的繼續(xù)增加，試樣的橫截面面積不斷變大直至被壓扁。故只能測(cè)其屈服載荷，屈服應(yīng)力為式中：為試樣的原始橫載面面積。2.測(cè)定灰鑄鐵壓縮時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)灰鑄鐵在壓縮過程中，當(dāng)試樣的變形很小時(shí)即發(fā)生破壞，故只能測(cè)其破壞時(shí)的最大載荷，抗壓強(qiáng)度為 五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 檢查試樣兩端面的光潔度和平行度，并涂上潤(rùn)滑油。用游標(biāo)卡尺在試樣的中間截面相互垂直的方向上各測(cè)量一次直徑，

11、取其平均值作為計(jì)算直徑。2. 估算試樣的最大載荷，選擇相應(yīng)的測(cè)力盤，配置好相應(yīng)的擺錘。調(diào)整測(cè)力指針，使之對(duì)準(zhǔn)“0”，將從動(dòng)指針與之靠攏，同時(shí)調(diào)整好自動(dòng)繪圖裝置。3. 檢查球形承墊與承墊是否符合要求。4. 將試樣放進(jìn)萬能試驗(yàn)機(jī)的上、下承墊之間，并檢查對(duì)中情況。5. 開動(dòng)萬能試驗(yàn)機(jī)，均勻緩慢加載，注意讀取低碳鋼的屈服載荷和灰鑄鐵的最大載荷，并注意觀察試樣的變形現(xiàn)象。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算表1-2-1 測(cè)定低碳鋼和灰鑄鐵壓縮時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算材料試樣直徑實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)實(shí)驗(yàn)后的試樣草圖試樣的壓縮圖低碳鋼屈服載荷 屈服應(yīng)力 灰鑄鐵最大載荷 抗壓強(qiáng)度 七、思考題1. 比較低碳鋼和灰鑄鐵

12、在拉伸與壓縮時(shí)所測(cè)得的和的數(shù)值有何差別？2. 仔細(xì)觀察灰鑄鐵的破壞形式并分析破壞原因。第三節(jié) 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測(cè)定金屬材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)：低碳鋼-扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力和抗扭強(qiáng)度；灰鑄鐵-抗扭強(qiáng)度。2. 繪制低碳鋼和灰鑄鐵的扭轉(zhuǎn)圖，比較低碳鋼和灰鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破壞形式。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)。2. 游標(biāo)卡尺。 三、實(shí)驗(yàn)試樣按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1012888金屬室溫扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法，金屬扭轉(zhuǎn)試樣的形狀隨著產(chǎn)品的品種、規(guī)格以及試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌譃閳A形截面試樣和管形截面試樣兩種。其中最常用的是圓形截面試樣，如圖1-3-1所示。通常，圓形截面試樣的直徑，標(biāo)距或，平行部分的長(zhǎng)度為。若采用其它直

13、徑的試樣，其平行部分的長(zhǎng)度應(yīng)為標(biāo)距加上兩倍直徑。試樣頭部的形狀和尺寸應(yīng)適合扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的夾頭夾持。由于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，試樣表面的切應(yīng)力最大，試樣表面的缺陷將敏感地影響試驗(yàn)結(jié)果，所以，對(duì)扭轉(zhuǎn)試樣的表面粗糙度的要求要比拉伸試樣的高。對(duì)扭轉(zhuǎn)試樣的加工技術(shù)要求參見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1012888。1-3-1 圓形截面試樣 四、實(shí)驗(yàn)原理與方法1.低碳鋼扭轉(zhuǎn)試樣在外力偶矩的作用下，其上任意一點(diǎn)處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。隨著外力偶矩的增加，當(dāng)達(dá)到某一值時(shí)，測(cè)矩盤上的指針會(huì)出現(xiàn)停頓，這時(shí)指針?biāo)甘镜耐饬ε季氐臄?shù)值即為屈服力偶矩，低碳鋼的扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力為 式中：為試樣在標(biāo)距內(nèi)的抗扭截面系數(shù)。在測(cè)出屈服扭矩后，改用電動(dòng)快速加載，直到

14、試樣被扭斷為止。這時(shí)測(cè)矩盤上的從動(dòng)指針?biāo)甘镜耐饬ε季財(cái)?shù)值即為最大力偶矩，低碳鋼的抗扭強(qiáng)度為對(duì)上述兩公式的來源說明如下：低碳鋼試樣在扭轉(zhuǎn)變形過程中，利用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上的自動(dòng)繪圖裝置繪出的圖如圖1-3-2所示。當(dāng)達(dá)到圖中點(diǎn)時(shí)，與成正比的關(guān)系開始破壞，這時(shí)，試樣表面處的切應(yīng)力達(dá)到了材料的扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力，如能測(cè)得此時(shí)相應(yīng)的外力偶矩，如圖1-3-3a所示，則扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力為經(jīng)過點(diǎn)后，橫截面上出現(xiàn)了一個(gè)環(huán)狀的塑性區(qū)，如圖1-3-3b所示。若材料的塑性很好，且當(dāng)塑性區(qū)擴(kuò)展到接近中心時(shí)，橫截面周邊上各點(diǎn)的切應(yīng)力仍未超過扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力，此時(shí)的切應(yīng)力分布可簡(jiǎn)化成圖1-7c所示的情況，對(duì)應(yīng)的扭矩為圖1-3-2 低碳鋼的扭

15、轉(zhuǎn)圖 （a） （b） （c）圖1-3-3 低碳鋼圓柱形試樣扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的切應(yīng)力分布由于，因此，由上式可以得到無論從測(cè)矩盤上指針前進(jìn)的情況，還是從自動(dòng)繪圖裝置所繪出的曲線來看，點(diǎn)的位置不易精確判定，而點(diǎn)的位置則較為明顯。因此，一般均根據(jù)由點(diǎn)測(cè)定的來求扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。當(dāng)然這種計(jì)算方法也有缺陷，只有當(dāng)實(shí)際的應(yīng)力分布與圖1-7c完全相符合時(shí)才是正確的，對(duì)塑性較小的材料差異是比較大的。從圖1-6可以看出，當(dāng)外力偶矩超過后，扭轉(zhuǎn)角增加很快，而外力偶矩增加很小，近似于一條直線。因此，可認(rèn)為橫截面上的切應(yīng)力分布如圖1-7c所示，只是切應(yīng)力值比大。根據(jù)測(cè)定的試樣在斷裂時(shí)的外力偶矩，可求得抗扭強(qiáng)度為2.測(cè)定灰鑄鐵扭

16、轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)對(duì)于灰鑄鐵試樣，只需測(cè)出其承受的最大外力偶矩（方法同2），抗扭強(qiáng)度為由上述扭轉(zhuǎn)破壞的試樣可以看出：低碳鋼試樣的斷口與軸線垂直，表明破壞是由切應(yīng)力引起的；而灰鑄鐵試樣的斷口則沿螺旋線方向與軸線約成角，表明破壞是由拉應(yīng)力引起的。 五、實(shí)驗(yàn)步驟l 測(cè)量試樣尺寸 在標(biāo)距的兩端和中間三個(gè)位置上，沿互相垂直的方向，測(cè)量試樣的直徑，以計(jì)算試樣的平均直徑。l 安裝試樣 在試驗(yàn)機(jī)上正確安裝試樣，做好試驗(yàn)準(zhǔn)備l 加載 均勻緩慢加載,對(duì)于低碳鋼在加載過程中要注意屈服現(xiàn)象和屈服點(diǎn)的觀察。若指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)，則表明整個(gè)材料發(fā)生屈服，記錄下此時(shí)的外力偶矩。l 改用電動(dòng)快速加載，直至試樣被扭斷為止，關(guān)閉扭轉(zhuǎn)試

17、驗(yàn)機(jī)，由從動(dòng)指針讀取最大外力偶矩。 六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算1.測(cè)定低碳鋼和灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)表1-3-1 測(cè)定低碳鋼和灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算材料低 碳 鋼灰 鑄 鐵試樣尺寸直 徑 直 徑 實(shí)驗(yàn)后的試樣草圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)屈 服 扭 矩 最 大 扭 矩 扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力 抗 扭 強(qiáng) 度 最大扭矩 抗扭強(qiáng)度 六、思考題l 比較低碳鋼與灰鑄鐵試樣的扭轉(zhuǎn)破壞斷口，并分析它們的破壞原因。第二章 電測(cè)法應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)電測(cè)法是實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析中應(yīng)用最廣泛和最有效的方法之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、土木、水利、材料、航空航天等工程技術(shù)領(lǐng)域，是驗(yàn)證理論、檢驗(yàn)工程質(zhì)量和科學(xué)研究的有力手段。第一節(jié) 矩形截面梁

18、的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉電測(cè)法的基本原理和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法。2. 測(cè)量矩形截面梁在純彎曲和橫力彎曲時(shí)橫截面上的正應(yīng)力分布。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. WYS-1型材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。2. 程控靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3. 十字起 三、實(shí)驗(yàn)原理及方法實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-1所示，矩形截面梁采用低碳鋼制成。在梁發(fā)生純彎曲和橫力彎曲變形段的側(cè)面上，分別沿與軸線平行的不同高度的線段上各粘貼五個(gè)應(yīng)變片作為工作片，另外在與梁同材料鋼片上粘貼兩個(gè)應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片。將工作片和溫度補(bǔ)償片的引線以半橋形式分別接入電阻應(yīng)變儀面板上的通道中，組成1/4電橋（其中工作片的引線接在每個(gè)電橋的和端，溫度補(bǔ)償片接在面

19、板專用補(bǔ)償端口上）。當(dāng)梁在載荷作用下發(fā)生彎曲變形時(shí)，工作片的電阻值將隨著梁的變形而發(fā)生變化，通過電阻應(yīng)變儀可以分別測(cè)量出各對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)變值。根據(jù)胡克定律，可計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力值 式中，為梁材料的彈性模量。梁在彎曲變形時(shí)，橫截面上的正應(yīng)力理論計(jì)算公式為 式中：為梁的橫截面對(duì)中性軸的慣性矩； 為中性軸到欲求應(yīng)力點(diǎn)的距離。 M純=P*a/2；M橫=P*(a-c)/2， 四、實(shí)驗(yàn)步驟與儀器使用實(shí)驗(yàn)中每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)配兩臺(tái)電阻應(yīng)變儀和一塊溫度補(bǔ)償片，分別接純彎曲和橫力彎曲，同時(shí)測(cè)試。1、 打開電阻應(yīng)變儀電源，預(yù)熱30min。2、 邊預(yù)熱邊接線。按應(yīng)變儀圖示的1/4 橋接法連接應(yīng)變片。 圖2-1 3、 應(yīng)變儀參數(shù)

20、設(shè)置。1) 按R：設(shè)內(nèi)部電阻，按應(yīng)變片的電阻值設(shè)定。（一般R=120）；2) 按K：設(shè)置靈敏系數(shù)，等于應(yīng)變片的靈敏系數(shù)；3) 按BRID：設(shè)置橋路形式，1-1/4橋，2-半橋， 4-全橋 ； 4、 各點(diǎn)平衡。按BAL鍵，再依次按數(shù)字鍵選擇相應(yīng)測(cè)點(diǎn)，即可對(duì)該點(diǎn)自動(dòng)平衡。此時(shí)儀器會(huì)顯示相應(yīng)點(diǎn)的初始不平衡量，并貯存于儀器內(nèi)。若顯示的數(shù)值為穩(wěn)定值，表示接線良好，加入下一步。5、按MEAS鍵；若平衡，各點(diǎn)的顯示值基本為0，否則檢查接線，重復(fù)第-步。、 數(shù)據(jù)測(cè)量。搖動(dòng)手輪緩慢加載，采用等量逐級(jí)加載（取，Pmax=5KN），每增加一級(jí)載荷，分別記錄各點(diǎn)的應(yīng)變值。（注意正負(fù)號(hào)）、 實(shí)驗(yàn)完畢。關(guān)電源，緩慢卸載，

21、拆除連線，整理儀器歸位，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。 五、注意事項(xiàng)1. 加載時(shí)要緩慢，防止沖擊。2. 讀取應(yīng)變值時(shí)，應(yīng)注意保持載荷穩(wěn)定。3. 各引線的接線柱必須擰緊，測(cè)量過程中不要觸動(dòng)引線，以免引起測(cè)量誤差。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算表2-1-1 矩形截面梁純彎曲實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算材料常數(shù)： GPa梁的尺寸： mm， mm，c= mm， l= mm， mm，k= mm4，測(cè)點(diǎn)應(yīng)變(me)載荷(kN)1點(diǎn)y1=2點(diǎn)y 2=3點(diǎn)y 3=4點(diǎn)y 4=5點(diǎn)y 5=6點(diǎn)y 6=7點(diǎn)y 7=8點(diǎn)y 8=讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)12345 誤差（%）表2-1-2 矩形截面梁橫力彎曲實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算材料常數(shù)：

22、GPa梁的尺寸： mm， mm，c= mm， l= mm， mm，k= mm4，測(cè)點(diǎn)應(yīng)變(me)載荷(kN)1點(diǎn)y1=2點(diǎn)y 2=3點(diǎn)y 3=4點(diǎn)y 4=5點(diǎn)y 5=6點(diǎn)y 6=7點(diǎn)y7=8點(diǎn)y 8=讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)12345 誤差（%）第二節(jié) 薄壁圓筒的彎扭組合實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定圓筒在彎扭組合變形下一點(diǎn)處的彎矩、扭矩及主應(yīng)力。2、進(jìn)一步熟悉電測(cè)法和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1.彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)裝置。2.程控靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。 三、實(shí)驗(yàn)原理及方法（一）彎扭圓筒實(shí)驗(yàn)裝置及布片：如圖2-2-1所示：(a)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 （b）m點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（c）m，m

23、貼片圖 （d）T引起45°方向主應(yīng)力和主應(yīng)變圖2-2-2 彎扭圓筒實(shí)驗(yàn)裝置1、 主應(yīng)力測(cè)定：在組合變形條件下，測(cè)定測(cè)點(diǎn)任意三個(gè)方向應(yīng)變即可計(jì)算主應(yīng)變，主方向及主應(yīng)力，如圖2-2-2（C）m點(diǎn)的三個(gè)應(yīng)變?yōu)椤?。則主應(yīng)變 （1） 主方向 （2）主應(yīng)力 （3）2、 彎距M測(cè)定：（見圖（C）在圖（C）貼片情況下，由彎距引起X方向的應(yīng)變?yōu)榧?，故利?/4橋接法可得加載時(shí)應(yīng)變儀讀數(shù)。 =E*（-）/2故實(shí)測(cè)彎距 =W* E*（-）/2， 3、 扭距T測(cè)定：（見圖（C）,（d）根據(jù)圖（d）的應(yīng)力狀態(tài)分析 ，；同理 。由1/4橋接法可得： 、， 同時(shí) 因而可得 ， 四、實(shí)驗(yàn)步驟1、以砝碼盤加力桿自重作

24、為初載荷0 F ，試驗(yàn)分五級(jí)加載，每次加一塊（1Kgf）砝碼，至少重復(fù)加載二次，記錄每次載荷下的應(yīng)變，以觀察應(yīng)變是否按線性變化，最后用最大應(yīng)變值計(jì)算、M、T。并和、相比較。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算表2-2-1 試樣尺寸及相關(guān)常數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備編號(hào)外徑D/mm內(nèi)徑d/mm彎矩力臂L/mm扭矩力臂a/mm彈性模量E/GPa泊松比u應(yīng)變計(jì)KNO. 表2-2-2 測(cè)試數(shù)據(jù)（一次加載參考表格）載荷kN應(yīng)變（）1Kgf2 Kgf3 Kgf4 Kgf5 Kgf表2-2-3 計(jì)算（取最大載荷下的應(yīng)變計(jì)算）計(jì)算項(xiàng)目（度）實(shí)測(cè)值理論值誤差（） 六、注意事項(xiàng)1. 加載時(shí)，最大載荷不得超過。2. 應(yīng)變片接入電阻應(yīng)變儀的位置

25、應(yīng)正確，接線應(yīng)可靠。3. 注意半橋和全橋接法的不同。4. 選擇通道接好電橋后，加載前應(yīng)將各點(diǎn)逐一平衡，使電阻應(yīng)變儀顯示表顯示為零。第三節(jié) 力傳感器原理實(shí)驗(yàn) 根據(jù)傳感器的工作原理制作等強(qiáng)度梁力學(xué)傳感器。要求分析等強(qiáng)度梁受力特點(diǎn)，自行貼應(yīng)變片、連接應(yīng)變儀、測(cè)試、分析、處理，并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或小論文。一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 進(jìn)一步熟悉電測(cè)法的基本原理和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法，訓(xùn)練電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)中的組橋技巧。2. 學(xué)習(xí)應(yīng)變片貼片技術(shù)。3. 測(cè)定等強(qiáng)度梁上粘貼應(yīng)變片處的應(yīng)變，驗(yàn)證等強(qiáng)度梁各橫截面上應(yīng)變（應(yīng)力）相等。4. 用電測(cè)法測(cè)量待測(cè)重物的重量P。二、 實(shí)驗(yàn)裝置、儀器與提供的條件1. 等強(qiáng)度懸臂梁實(shí)驗(yàn)裝

26、置(圖5-1)。2. 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3. 游標(biāo)卡尺和卷尺。4. 砝碼和待測(cè)重物。5. 劃線尺三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模伎疾M定實(shí)驗(yàn)方案。2. 獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，包括測(cè)量梁的幾何尺寸(、和)、應(yīng)變片粘貼、接線、加載、讀取和記錄實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。3. 現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算出懸臂梁所用材料的彈性模量E和待測(cè)重物的重量P的測(cè)量結(jié)果，經(jīng)教師審核認(rèn)可后，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)裝置和儀器復(fù)原。圖2-3-1 等強(qiáng)度梁實(shí)驗(yàn)裝置 圖2-3-2 等強(qiáng)度梁的尺寸四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 畫出用電測(cè)法測(cè)量待測(cè)重物的重量P的應(yīng)變片組橋接線圖，待測(cè)重量P的表達(dá)式。整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出待測(cè)重量P。五、提示如圖2-3-3所示，即

27、貼應(yīng)變片等強(qiáng)度梁力傳感器原理。梁厚為h，梁長(zhǎng)為l，固定端寬為b0，自由端寬為b。梁的截面成等腰三角形，集中力作用在三角形頂點(diǎn)，梁內(nèi)各橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力是相等的，表面上任意位置的應(yīng)變也相等，因此稱為等強(qiáng)度梁。梁的各點(diǎn)由于應(yīng)變相等，故粘貼應(yīng)變片的位置要求不嚴(yán)格。其表面應(yīng)變?yōu)?圖2-3-3附錄A 萬能試驗(yàn)機(jī)介紹 1 ） 機(jī)械液壓式萬能試驗(yàn)機(jī) 測(cè)定材料的力學(xué)性能的主要設(shè)備是材料試驗(yàn)機(jī)。常用的材料試驗(yàn)機(jī)有拉力試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、疲勞試驗(yàn)機(jī)等。能兼作拉伸、壓縮、彎曲等多種實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)稱為萬能材料試驗(yàn)機(jī)，或簡(jiǎn)稱為萬能機(jī)。供靜力實(shí)驗(yàn)用的萬能材料試驗(yàn)機(jī)有液壓式、機(jī)械式、電子機(jī)械式等類型。

28、圖 1現(xiàn)以國(guó)產(chǎn)WE系列為例介紹液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī)。圖1-1-3為這一系列中最常見的WE100A、300、600試驗(yàn)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-1-3、1-1-4所示?，F(xiàn)分別介紹其加載系統(tǒng)和測(cè)力系統(tǒng)。圖 1-1-3加載系統(tǒng) 在底座1上由兩根固定立柱2和固定橫梁3組成承載框架。工作油缸4固定于框架上。在工作油缸的活塞5上，支承著由上橫梁6、活動(dòng)立柱7和活動(dòng)平臺(tái)8組成的活動(dòng)框架。當(dāng)油泵16開動(dòng)時(shí)，油液通過送油閥17，經(jīng)送油管18進(jìn)人工作油缸，把活塞5連同活動(dòng)平臺(tái)8一同頂起。這樣，如把試樣安裝于上夾頭9和下夾頭12之間，由于下夾頭固定，上夾頭隨活動(dòng)平臺(tái)上升，試樣將受到拉伸。若把試樣置放于兩個(gè)承壓墊板11之

29、間，或?qū)⑹軓澰嚇又梅庞趦蓚€(gè)彎曲支座10上，則因固定橫梁不動(dòng)而活動(dòng)平臺(tái)上升，試樣將分別受到壓縮或彎曲。此外，實(shí)驗(yàn)開始前如欲調(diào)整上、下夾頭之間的圖1-1-4距離，則可開動(dòng)電機(jī)14，驅(qū)動(dòng)螺桿13，便可使下夾頭12上升或下降。但電機(jī)14不能用來給試樣施加拉力。測(cè)力系統(tǒng) 加載時(shí)，開動(dòng)油泵電機(jī)，打開送油閥17，油泵把油液送人工作油缸4頂起工作活塞5給試樣加載；同時(shí)，油液經(jīng)回油管19及測(cè)力油管21(這時(shí)回油閥20是關(guān)閉的，油液不能流回油箱37)，進(jìn)入測(cè)力油缸22，壓迫測(cè)力活塞23，使它帶動(dòng)拉桿24向下移動(dòng)，從而迫使擺桿26和擺錘25聯(lián)同推桿27繞支點(diǎn)偏轉(zhuǎn)。推桿偏轉(zhuǎn)時(shí)，推動(dòng)齒桿28作水平移動(dòng)，于是驅(qū)動(dòng)示力盤的

30、指針齒輪，使示力指針29繞示力度盤30的中心旋轉(zhuǎn)。示力指針旋轉(zhuǎn)的角度與測(cè)力油缸活塞上的總壓力(即拉桿24所受拉力)成正比。因?yàn)闇y(cè)力油缸和工作油缸中油壓壓強(qiáng)相同，兩個(gè)油缸活塞上的總壓力成正比(活塞面積之比)。這樣，示力指針的轉(zhuǎn)角便與工作油缸活塞上的總壓力，亦即試樣所受載荷成正比。經(jīng)過標(biāo)定便可使指針在示力度盤上直接指示載荷的大小。 試驗(yàn)機(jī)一般配有重量不同的擺錘，可供選擇。對(duì)重量不同的擺錘，使示力指針轉(zhuǎn)同樣的轉(zhuǎn)角，所需油壓并不相同，即載荷并不相同。所以，示力度盤上由刻度表示的測(cè)力范圍應(yīng)與擺錘的重量相匹配。以WE300試驗(yàn)機(jī)為例，它配有A、B、C三種擺錘。擺錘A對(duì)應(yīng)的測(cè)力范圍為060kN，A十B對(duì)應(yīng)0

31、150kN，A十B+C對(duì)應(yīng)0300kN。 開動(dòng)油泵電機(jī)，送油閥開啟的大小可以調(diào)節(jié)油液進(jìn)人工作油缸的快慢，因而可用以控制增加載荷的速度。開啟回油閥20，可使工作油缸中的油液經(jīng)回油管19泄回油箱37，從而卸減試樣所受載荷。 實(shí)驗(yàn)開始前，為消除活動(dòng)框架等的自重影響，應(yīng)開動(dòng)油泵送油，將活動(dòng)平臺(tái)略微升高。然后調(diào)節(jié)測(cè)力部分的平衡鉈31，使擺桿26保持垂直位置，并使示力指針指在零點(diǎn)。 試驗(yàn)機(jī)上一般還有自動(dòng)繪圖裝置。它的工作原理是，活動(dòng)平臺(tái)上升時(shí)，由繞過滑輪(1)和(2)的拉繩33帶動(dòng)滾筒32繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在滾筒圓柱面上構(gòu)成沿周線表示位移的坐標(biāo)；同時(shí)，齒桿26的移動(dòng)構(gòu)成沿滾筒軸線表示載荷的坐標(biāo)。這樣，實(shí)驗(yàn)時(shí)繪圖

32、筆34在滾筒上就可自動(dòng)繪出載荷位移曲線。當(dāng)然，這只是一條定性曲線，不是很準(zhǔn)確的。操作規(guī)程及注意事項(xiàng)l 首先檢查夾頭式樣是否匹配，配重盤是否合適；確定：閥門開關(guān)關(guān)閉，電機(jī)開關(guān)關(guān)閉，回油緩沖器回到零位。l 開電源，再開動(dòng)油泵電機(jī)。約5分鐘，待油泵工作正常后，緩慢開啟送油閥，將活動(dòng)平臺(tái)升高約lcm，以消除其自重。然后關(guān)閉送油閥，通過螺桿調(diào)整示力度盤指針使它指在零點(diǎn)，將從動(dòng)指針與之靠攏。l 安裝拉伸試樣，開動(dòng)下夾頭升降電機(jī)以調(diào)整下夾頭位置，下移足夠空間。式樣先安裝于上夾頭，然后開動(dòng)升降電機(jī)，上移下夾頭至合適位置，關(guān)電機(jī)按鈕。然后夾緊下夾頭。（下夾頭升降電機(jī)不能受力，否則會(huì)燒毀電機(jī)。）l 緩慢開啟送油閥

33、，平穩(wěn)加載，直至拉斷。（應(yīng)避免油閥開啟過大進(jìn)油太快，注意不要觸動(dòng)擺桿或擺錘。）l 關(guān)送油閥，取試件。緩慢開回油閥，使活動(dòng)平臺(tái)與擺錘緩慢回落至lcm處，關(guān)油泵。（全班做完后，將活動(dòng)平臺(tái)回落到0點(diǎn)，關(guān)油泵，關(guān)總電源。）2) WDWE100電子萬能試驗(yàn)機(jī)操作規(guī)程l 根據(jù)試樣的形狀、尺寸及試驗(yàn)?zāi)康母鼡Q傳感器插頭及合適的夾具。l 打開主機(jī)變壓器、控制箱開關(guān)，進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)。l 開啟計(jì)算機(jī)，點(diǎn)擊桌面”testsoft”圖標(biāo)，按空格鍵進(jìn)入WDW界面。點(diǎn)擊“脫機(jī)”點(diǎn)擊“啟動(dòng)”點(diǎn)擊“方案”：選擇“低碳鋼拉伸”、“常溫拉伸”點(diǎn)擊“試樣信息”，進(jìn)行“修改”與“添加”。l 點(diǎn)擊“遙控盒”，即可通過手動(dòng)遙控盒調(diào)節(jié)上夾頭的

34、位置裝夾試樣選擇“手動(dòng)”點(diǎn)擊“清零”，使界面各數(shù)據(jù)歸零點(diǎn)擊“試驗(yàn)開始”。l 材料屈服前可用25mm/min速度；材料進(jìn)入強(qiáng)化階段后可用1020mm/min速度加載。（對(duì)金屬材料測(cè)E時(shí)用0.10.2mm/min速度，甚至0.05mm/min速度加載；）對(duì)于其它材料，按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的速度執(zhí)行。l 試樣斷裂后,試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)停機(jī)。在界面“數(shù)據(jù)庫(kù)”中調(diào)出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在曲線圖上找出屈服點(diǎn)和極限點(diǎn)（移動(dòng)鼠標(biāo)在曲線上點(diǎn)擊即可），記錄屈服載荷和強(qiáng)度載荷。選打印項(xiàng)即可打印出曲線圖。l 試驗(yàn)結(jié)束。取下試樣，測(cè)量參數(shù)。B 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)介紹扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)用于測(cè)定金屬或非金屬試樣受扭時(shí)的力學(xué)性能?，F(xiàn)以NJ100B型扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)為

35、例，說明扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。該試驗(yàn)機(jī)能在正、反兩個(gè)方向施加扭矩；采用電子平衡測(cè)力系統(tǒng)，精度較高；用可控硅無級(jí)調(diào)速控制加載，可使加載平穩(wěn)，試驗(yàn)速度寬廣。最大扭矩為1 000N·m，分四級(jí)度盤，它們是0100N·m，0200N·m，0500N·m；01 000N·m。一、加載系統(tǒng)圖 1-3-4 安裝于溜板3上的加載機(jī)構(gòu)(圖1-3-4)由軸承支承于導(dǎo)軌2上，可自由滑動(dòng)。直流電機(jī)4通過減速箱5的兩級(jí)減速帶動(dòng)夾頭6轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)安裝于夾頭6和8間的試樣7施加扭矩。面板上按鈕12控制試驗(yàn)機(jī)的正、反加載和停車。加載速度分036()min和0360(*)

36、min兩檔，由轉(zhuǎn)速選擇開關(guān)13選擇，多圈電位器14調(diào)節(jié)。二二、測(cè)力系統(tǒng)圖 1-3-5 測(cè)力機(jī)構(gòu)為杠桿電子自動(dòng)平衡系統(tǒng)，示意圖如圖1-3-5示。由夾頭8遞來的扭矩T轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿20(或反向杠桿21)，帶動(dòng)變支點(diǎn)杠桿22，使拉桿23以載荷P作用于平衡杠桿24上，平衡杠桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，右端上翹推動(dòng)差動(dòng)變壓器25，變壓器鐵芯因位移發(fā)出的信號(hào)經(jīng)放大器26使伺服電機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)鋼絲29拉著游鉈30移動(dòng)。直到游鉈的重力G對(duì)支點(diǎn)的力矩CsPr時(shí)，平衡杠桿恢復(fù)為水平平衡位置，差動(dòng)變壓器鐵芯回到初始位置，無信號(hào)輸出，伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。可見扭矩T的大小與通過杠桿傳遞的拉力載荷P成正比，而P又與游鉈的位移s成正比。游鉈的

37、移動(dòng)經(jīng)鋼絲29帶動(dòng)繩輪32和指針33旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度自然正比于游鉈的位移s。經(jīng)過標(biāo)定，指針便可在示力度盤34上指示出T的數(shù)值。 當(dāng)需要變換示力度盤時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)量程選擇旋鈕35，經(jīng)鏈條36和錐齒輪37帶動(dòng)凸輪軸38，使凸輪軸上的不同凸輪與杠桿22上的不同支點(diǎn)接觸。這樣便可改變杠桿22上力臂的比值，以改變測(cè)力范圍。三、記錄裝置繩輪32旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過鋼絲43帶動(dòng)記錄筆42沿記錄筒44的軸線方向移動(dòng)，按比例地記錄扭矩T的數(shù)值。隨著主動(dòng)夾頭6的轉(zhuǎn)動(dòng)，裝于減速箱5上的自整角發(fā)送機(jī)45不斷發(fā)出信號(hào)，經(jīng)放大器46驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)47帶動(dòng)自整角變壓器48轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪50使記錄筒旋轉(zhuǎn)。這樣，記錄筆沿記錄筒圓周方向的移動(dòng)，

38、按比例地記錄了試樣的扭轉(zhuǎn)角。于是得到表示T與的關(guān)系的曲線。四扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)操作規(guī)程l 根據(jù)試驗(yàn)所需的扭矩，更換合適的擺錘，確定示力度盤。(一般使示力度盤的量程比試驗(yàn)所需最大扭矩約大20。)l 把扭轉(zhuǎn)試樣一端先夾緊在固定夾頭中（有擺錘的一端）。用手移動(dòng)主動(dòng)夾頭，靠近試樣另一端，打開電機(jī)開關(guān)，使主動(dòng)夾頭轉(zhuǎn)動(dòng)，待試樣頭部剛好與主動(dòng)夾頭匹配時(shí)，關(guān)掉電源，移動(dòng)主動(dòng)夾頭套入試樣并夾緊。l 安裝夾緊試樣時(shí)，因兩端夾具的微小錯(cuò)位很容易使度盤指針偏離零位，這時(shí)用手輪轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)夾頭，使度盤指針指零。l 在記錄T曲線的滾筒上卷上記錄紙，裝上記錄筆，拔動(dòng)滾筒調(diào)整起始記錄位置。l 把轉(zhuǎn)速選擇開關(guān)13(圖3)置于所需的速度擋上

39、。將調(diào)速電位器14左旋到底，接通電源，檢查指針33(圖4)是否指零。如偏離較多，打開機(jī)器背面箱門，移動(dòng)調(diào)整板31使指針大致指零，再用微調(diào)輪l 39(圖3)使指針對(duì)零。如指針在調(diào)整中不靈敏或有振蕩現(xiàn)象，應(yīng)調(diào)整伺服電機(jī)27旁邊的反饋電位器28使恢復(fù)正常。l 加載時(shí)按下開關(guān)12的正(或反)按鈕，以順時(shí)針向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速電位器14，使直流電機(jī)按要求的速度對(duì)試樣加載。最大加載電流不應(yīng)超過10安培。加載開始后不能再轉(zhuǎn)動(dòng)量程選擇旋鈕。試樣屈服時(shí)，記下屈服扭矩；試樣破壞時(shí)停機(jī)，記下破壞扭矩及扭轉(zhuǎn)角度。l 實(shí)驗(yàn)完畢立即按下停止開關(guān)。破壞性實(shí)驗(yàn)可立即切斷電源，取下試樣；非破壞性實(shí)驗(yàn)經(jīng)反向卸載后取下試樣。注意事項(xiàng)：開

40、機(jī)前應(yīng)檢查調(diào)速電位器是否指在零位(左旋到底)，以防啟動(dòng)加載開關(guān)時(shí)產(chǎn)生沖擊力矩。C 電測(cè)法基礎(chǔ)電阻應(yīng)變測(cè)量方法是將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的方法，簡(jiǎn)稱電測(cè)法。電測(cè)法的基本原理是：將電阻應(yīng)變片（簡(jiǎn)稱應(yīng)變片）粘貼在被測(cè)構(gòu)件的表面，當(dāng)構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)，應(yīng)變片隨著構(gòu)件一起變形，應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化，通過電阻應(yīng)變測(cè)量?jī)x器（簡(jiǎn)稱電阻應(yīng)變儀），可測(cè)量出應(yīng)變片中電阻值的變化，并換算成應(yīng)變值，或輸出與應(yīng)變成正比的模擬電信號(hào)（電壓或電流），用記錄儀記錄下來，也可用計(jì)算機(jī)按預(yù)定的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需要的應(yīng)變或應(yīng)力值。其工作過程如下所示：應(yīng)變電阻變化電壓（或電流）變化放大記錄數(shù)據(jù)處理電測(cè)法具有靈敏度高的特

41、點(diǎn)，應(yīng)變片重量輕、體積小且可在高（低）溫、高壓等特殊環(huán)境下使用，測(cè)量過程中的輸出量為電信號(hào)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和數(shù)字化，并能進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量及無線遙測(cè)。第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 一、電阻應(yīng)變片的構(gòu)造和類型電阻應(yīng)變片的構(gòu)造很簡(jiǎn)單，把一根很細(xì)的具有高電阻率的金屬絲在制片機(jī)上按圖A-1所示的那樣排繞后，用膠水粘結(jié)在兩片薄紙之間，再焊上較粗的引出線，成為早期常用的絲繞式應(yīng)變片。應(yīng)變片一般由敏感柵（即金屬絲）、粘結(jié)劑、基底、引出線和覆蓋層五部分組成。若將應(yīng)變片粘貼在被測(cè)構(gòu)件的表面，當(dāng)金屬絲隨構(gòu)件一起變形時(shí)，其電阻值也隨之變化。常用的應(yīng)變片有：絲繞式應(yīng)變片（圖A-1）、短接線式應(yīng)變片和箔式應(yīng)變片（圖A-2）等。它們均

42、屬于單軸式應(yīng)變片，即一個(gè)基底上只有一個(gè)敏感柵，用于測(cè)量沿柵軸方向的應(yīng)變。如圖A-3所示，在同一基底上按一定角度布置了幾個(gè)敏感柵，可測(cè)量同一點(diǎn)沿幾個(gè)敏感柵柵軸方向的應(yīng)變，因而稱為多軸應(yīng)變片，俗稱應(yīng)變花。應(yīng)變花主要用于測(cè)量平面應(yīng)力狀態(tài)下一點(diǎn)的主應(yīng)變和主方向。圖A-1 應(yīng)變片的構(gòu)造 圖A-2 箔式應(yīng)變片（a）應(yīng)變花 （b）應(yīng)變花 （c）應(yīng)變花圖A-3 應(yīng)變花 二、電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)在用應(yīng)變片進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量時(shí)，需要對(duì)應(yīng)變片中的金屬絲加上一定的電壓。為了防止電流過大，產(chǎn)生發(fā)熱和熔斷等現(xiàn)象，要求金屬絲有一定的長(zhǎng)度，以獲得較大的初始電阻值。但在測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)，又要求盡可能縮短應(yīng)變片的長(zhǎng)度，以測(cè)得“一點(diǎn)”的

43、真實(shí)應(yīng)變。因此，應(yīng)變片中的金屬絲一般做成如圖A-1所示的柵狀，稱為敏感柵。粘貼在構(gòu)件上的應(yīng)變片，其金屬絲的電阻值隨著構(gòu)件的變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為電阻應(yīng)變現(xiàn)象。在一定的變形范圍內(nèi)，金屬絲的電阻變化率與應(yīng)變成線性關(guān)系。當(dāng)將應(yīng)變片安裝在處于單向應(yīng)力狀態(tài)的試件表面，并使敏感柵的柵軸方向與應(yīng)力方向一致時(shí)，應(yīng)變片電阻值的變化率與敏感柵柵軸方向的應(yīng)變成正比，即式中：為應(yīng)變片的原始電阻值；為應(yīng)變片電阻值的改變量；稱為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。應(yīng)變片的靈敏系數(shù)一般由制造廠家通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，這一步驟稱為應(yīng)變片的標(biāo)定。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)需要選用不同靈敏系數(shù)的應(yīng)變片。 三、電阻應(yīng)變片的粘貼和防護(hù)常溫應(yīng)變片通常采用粘結(jié)劑粘

44、貼在構(gòu)件的表面。粘貼應(yīng)變片是測(cè)量準(zhǔn)備工作中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在測(cè)量中，構(gòu)件表面的變形通過粘結(jié)層傳遞給應(yīng)變片。顯然，只有粘結(jié)層均勻、牢固、不產(chǎn)生蠕滑，才能保證應(yīng)變片如實(shí)地再現(xiàn)構(gòu)件表面的變形。應(yīng)變片的粘貼由手工操作，一般按如下步驟進(jìn)行：（1）檢查、分選應(yīng)變片。（2）處理構(gòu)件的測(cè)點(diǎn)表面。（3）粘貼應(yīng)變片。（4）加熱烘干、固化。（5）檢查應(yīng)變片的電阻值，測(cè)量絕緣電阻。（6）引出導(dǎo)線。實(shí)際測(cè)量中，應(yīng)變片可能處于多種環(huán)境中，有時(shí)需要對(duì)粘貼好的應(yīng)變片采取相應(yīng)的防護(hù)措施，以保證其安全可靠。一般在應(yīng)變片粘貼完成后，根據(jù)需要可用石臘、純凡士林、環(huán)氧樹脂等對(duì)應(yīng)變片的表面進(jìn)行涂覆保護(hù)。第二節(jié) 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路在使

45、用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變時(shí)，必須用適當(dāng)?shù)霓k法測(cè)量其電阻值的微小變化。為此，一般是把應(yīng)變片接入某種電路，讓其電阻值的變化對(duì)電路進(jìn)行某種控制，使電路輸出一個(gè)能模擬該電阻值變化的信號(hào)，然后，只要對(duì)這個(gè)電信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理就行了。常規(guī)電測(cè)法使用的電阻應(yīng)變儀的輸入回路叫做應(yīng)變電橋，它是以應(yīng)變片作為其部分或全部橋臂的四臂電橋。它能把應(yīng)變片電阻值的微小變化轉(zhuǎn)化成輸出電壓的變化。在此，僅以直流電壓電橋?yàn)槔右哉f明。 一、電橋的輸出電壓電阻應(yīng)變儀中的電橋線路如圖A-4所示，它是以應(yīng)變片或電阻元件作為電橋橋臂?？扇閼?yīng)變片、和為應(yīng)變片或均為應(yīng)變片等幾種形式。、和、分別為電橋的輸入端和輸出端。根據(jù)電工學(xué)原理，可導(dǎo)出當(dāng)輸入端

46、加有電壓時(shí)，電橋的輸出電壓為當(dāng)時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。因此，電橋的平衡條件為。當(dāng)處于平衡的電橋中各橋臂的電阻值分別有、和的變化時(shí)，可近似地求得電橋的輸出電壓為由此可見，應(yīng)變電橋有一個(gè)重要的性質(zhì)：應(yīng)變電橋的輸出電壓與相鄰兩橋臂的電阻變化率之差、相對(duì)兩橋臂電阻變化率之和成正比。對(duì)于平衡電橋，如果相鄰兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號(hào)相同，或相對(duì)兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號(hào)相反，則電橋?qū)⒉粫?huì)改變其平衡狀態(tài)，即保持。如果電橋的四個(gè)橋臂均接入相同的應(yīng)變片，則有式中，分別為接入電橋四個(gè)橋臂的應(yīng)變片的應(yīng)變值。 圖A-4 電橋原理 圖A-5 半橋單臂溫度補(bǔ)償接法 二、溫度效應(yīng)的補(bǔ)償貼有應(yīng)變片的構(gòu)件總是處在某一

47、溫度場(chǎng)中。若敏感柵材料的線膨脹系數(shù)與構(gòu)件材料的線膨脹系數(shù)不相等，則當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，由于敏感柵與構(gòu)件的伸長(zhǎng)（或縮短）量不相等，在敏感柵上就會(huì)受到附加的拉伸（或壓縮），從而會(huì)引起敏感柵電阻值的變化，這種現(xiàn)象稱為溫度效應(yīng)。敏感柵電阻值隨溫度的變化率可近似地看作與溫度成正比。溫度的變化對(duì)電橋的輸出電壓影響很大，嚴(yán)重時(shí)，每升溫，電阻應(yīng)變片中可產(chǎn)生幾十微應(yīng)變。顯然，這是非被測(cè)（虛假）的應(yīng)變，必須設(shè)法排除。排除溫度效應(yīng)的措施，稱為溫度補(bǔ)償。根據(jù)電橋的性質(zhì)，溫度補(bǔ)償并不困難。只要用一個(gè)應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片，將它粘貼在一塊與被測(cè)構(gòu)件材料相同但不受力的試件上。將此試件和被測(cè)構(gòu)件放在一起，使它們處于同一溫度場(chǎng)中。

48、粘貼在被測(cè)構(gòu)件上的應(yīng)變片稱為工作片。在連接電橋時(shí)，使工作片與溫度補(bǔ)償片處于相鄰的橋臂，如圖A-5所示。因?yàn)楣ぷ髌蜏囟妊a(bǔ)償片的溫度始終相同，所以它們因溫度變化所引起的電阻值的變化也相同，又因?yàn)樗鼈兲幱陔姌蛳噜彽膬杀郏圆⒉划a(chǎn)生電橋的輸出電壓，從而使得溫度效應(yīng)的影響被消除。必須注意，工作片和溫度補(bǔ)償片的電阻值、靈敏系數(shù)以及電阻溫度系數(shù)應(yīng)相同，分別粘貼在構(gòu)件上和不受力的試件上，以保證它們因溫度變化所引起的應(yīng)變片電阻值的變化相同。 三、應(yīng)變片的布置和在電橋中的接法應(yīng)變片感受的是構(gòu)件表面某點(diǎn)的拉應(yīng)變或壓應(yīng)變。在有些情況下，該應(yīng)變可能與多種內(nèi)力（比如軸力和彎矩）有關(guān)。有時(shí)，只需測(cè)量出與某種內(nèi)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，而要把與其它內(nèi)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變從總應(yīng)變中排除掉。顯然，應(yīng)變片本身不會(huì)分辨各種應(yīng)變成分，但是只要合理地選擇粘貼應(yīng)變片的位置和方向，并把應(yīng)變片合理地接入電橋，就能利用電橋的性質(zhì)，從比較復(fù)雜的組合應(yīng)變中測(cè)量出指定的應(yīng)變。應(yīng)變片在電橋中的接法常有以