基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書講述

1、拉伸實(shí)驗(yàn) 拉伸是材料力學(xué)最基本的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)拉伸可以測(cè)定出材料一些基本的力學(xué)性能參數(shù)，如彈性模量、強(qiáng)度、塑性等。 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用引伸計(jì)測(cè)定塑性材料的彈性模量；2. 測(cè)定塑性材料的上下屈服強(qiáng)度ReH ，ReL 、抗拉強(qiáng)度m 、斷后伸長(zhǎng)率和截面收縮率；3. 測(cè)定脆性材料的抗拉強(qiáng)度m；4.  觀察和分析上述兩種材料在拉伸過(guò)程中的各種現(xiàn)象，并比較它們力學(xué)性質(zhì)的差異；5. 繪制兩種材料的應(yīng)力-伸長(zhǎng)率曲線；6. 了解Zwick電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造和工作原理，掌握其使用方法。二實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備Zwick萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，引伸計(jì)，力傳感器，位移傳感器、游標(biāo)卡尺等。Zwick萬(wàn)能

2、材料試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖： 試件最常見(jiàn)的拉伸試件的截面是圓形和矩形，如圖1-1a、b所示。   夾持 過(guò)渡 夾持 過(guò)渡 h b l0 d   l0l0 (a) (b) 圖1-1 試件的截面形式試樣分為夾持部分、過(guò)渡部分和待測(cè)部分（l）。標(biāo)距（l0）是待測(cè)部分的主體，其截面積為S0。按標(biāo)距（l0）與其截面積（S0）之間的關(guān)系，拉伸試樣可分為比例試樣和非比例試樣。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB228-2002的規(guī)定，比例試樣的有關(guān)尺寸如下表1-1。表1-1試樣標(biāo)距l(xiāng)0，(mm)截面積S0，（mm2）圓形試樣直徑d，(mm)延伸率比例長(zhǎng)11.3或10 d任意任意A短5.65或5 dA 

3、; 三實(shí)驗(yàn)原理（一） 塑性材料彈性模量的測(cè)試：在彈性范圍內(nèi)大多數(shù)材料服從虎克定律，即變形與受力成正比。縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)就是材料的彈性模量E，也叫楊氏模量。因此金屬材料拉伸時(shí)彈性模量E地測(cè)定是材料力學(xué)最主要最基本的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。測(cè)定材料彈性模量E一般采用比例極限內(nèi)的拉伸試驗(yàn)，材料在比例極限內(nèi)服從虎克定律，其荷載與變形關(guān)系為： 若已知載荷F及試件尺寸，只要測(cè)得試件伸長(zhǎng)L或縱向應(yīng)變即可得出彈性模量E。  本實(shí)驗(yàn)采用引伸計(jì)在試樣予拉后，彈性階段初夾持在試樣的中部，過(guò)彈性階段或屈服階段，彈性模量E測(cè)畢取下，其中塑性材料的拉伸實(shí)驗(yàn)不間斷。 （二） 塑性材料的拉伸（低碳鋼）： 實(shí)

4、驗(yàn)原理如圖1-2a所示，首先，實(shí)驗(yàn)各參數(shù)的設(shè)置由PC傳送給測(cè)控中心后開始實(shí)驗(yàn)，拉伸時(shí)，力傳感器和引伸計(jì)分別通過(guò)兩個(gè)通道將式樣所受的載荷和變形連接到測(cè)控中心，經(jīng)相關(guān)程序計(jì)算后，再在PC機(jī)上顯示出各相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 1-2a 拉伸實(shí)驗(yàn)原理圖1-2b所示是典型的低碳鋼拉伸圖。 當(dāng)試樣開始受力時(shí)，因夾持力較小，其夾持部分在夾頭內(nèi)有滑動(dòng)，故圖中開始階段的曲線斜率較小，它并不反映真實(shí)的載荷變形關(guān)系；載荷加大后，滑動(dòng)消失，材料的拉伸進(jìn)入彈性階段。 應(yīng)力  E D B BC F m ReL 伸長(zhǎng)率 1-2b 典型的低碳鋼拉伸圖低碳鋼的屈服階段通常為較為水平的鋸齒狀（圖中的B-C段），與最高載荷B對(duì)應(yīng)的

5、應(yīng)力稱上屈服極限，由于它受變形速度等因素的影響較大，一般不作為材料的強(qiáng)度指標(biāo)；同樣，屈服后第一次下降的最低點(diǎn)也不作為材料的強(qiáng)度指標(biāo)。除此之外的其它最低點(diǎn)中的最小值（B點(diǎn)）作為屈服強(qiáng)度ReL： ReL =當(dāng)屈服階段結(jié)束后（C點(diǎn)），繼續(xù)加載，載荷變形曲線開始上升，材料進(jìn)入強(qiáng)化階段。若在這一階段的某一點(diǎn)（如D點(diǎn)）卸載至零，則可以得到一條與比例階段曲線基本平行的卸載曲線。此時(shí)立即再加載，則加載曲線沿原卸載曲線上升到D點(diǎn)，以后的曲線基本與未經(jīng)卸載的曲線重合。可見(jiàn)經(jīng)過(guò)加載、卸載這一過(guò)程后，材料的比例極限和屈服極限提高了，而延伸率降低了，這就是冷作硬化。隨著載荷的繼續(xù)加大，拉伸曲線上升的幅度逐漸減小，當(dāng)達(dá)到

6、最大值（E點(diǎn)）m 后，試樣的某一局部開始出現(xiàn)頸縮，而且發(fā)展很快，載荷也隨之下降，迅速到達(dá)F點(diǎn)后，試樣斷裂。材料的強(qiáng)度極限m為：m = 當(dāng)載荷超過(guò)彈性極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生塑性變形。金屬的塑性變形主要是材料晶面產(chǎn)生了滑移，是剪應(yīng)力引起的。描述材料塑性的指標(biāo)主要有材料斷裂后的延伸率和截面收縮率來(lái)表示。 伸長(zhǎng)率 截面收縮率式中l(wèi)0、lu和S0、Su分別是斷裂前后的試樣標(biāo)距的長(zhǎng)度和截面積。Lu可用下述方法測(cè)定：直接法：如斷口到最近的標(biāo)距端點(diǎn)的距離大于l0/3，則直接測(cè)量?jī)蓸?biāo)距端點(diǎn)間的長(zhǎng)度為lu； 移位法：如斷口到最近的標(biāo)距端點(diǎn)的距離小于l0/3，如圖1-3所示：在較長(zhǎng)段上，從斷口處O起取基本短段的格數(shù)，得到

7、B點(diǎn)，所余格數(shù)若為偶數(shù)，則取其一半，得到C點(diǎn)；若為奇數(shù)，則分別取其加1和減1的一半，得到C、C1點(diǎn)，那么移位后的lu分別為：lu=AO+OB+2BC， lu=AO+OB+BC+BC1。    A O B C D   (a)  A O B C C1 D   (b)  四實(shí)驗(yàn)步驟（一）塑性材料的拉伸（圓形截面低碳鋼）1  確定標(biāo)距根據(jù)表1-1的規(guī)定，選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)距（這里以10d作為標(biāo)距l(xiāng)0），并測(cè)量l0的實(shí)際值。為了便于測(cè)量lu，將標(biāo)距均分為若干格，如10格。2  試樣的測(cè)量用游標(biāo)卡尺在試樣標(biāo)距的兩端和中央的三個(gè)截面上

8、測(cè)量直徑，每個(gè)截面在互相垂直的兩個(gè)方向各測(cè)一次，取其平均值，并用三個(gè)平均值中最小者作為計(jì)算截面積的直徑d，并計(jì)算出S0值。3  儀器設(shè)備的準(zhǔn)備根據(jù)材料的強(qiáng)度極限m和截面積S0估算最大載荷值Fmax，根據(jù)Fmax選擇試驗(yàn)機(jī)合適的檔位，并調(diào)零；同時(shí)調(diào)整好試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪圖裝置。4  安裝試件 試件先安裝在試驗(yàn)機(jī)的上夾頭內(nèi)，再移動(dòng)下夾頭，使其達(dá)到適當(dāng)?shù)奈恢?，并把試件下端夾緊。5  試加載、卸載。注意試加載值不能超過(guò)比例極限。6  測(cè)試ZWICK萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)操作步驟1. 打開主機(jī)電源2. 靜候數(shù)秒，以待機(jī)器系統(tǒng)檢測(cè)3. 打開TestXpert測(cè)試軟件，選取相應(yīng)測(cè)

9、試程序 （或直接在電腦桌面上雙擊程序圖標(biāo)）4. 按主機(jī)“ON”按鈕，以使主機(jī)與程序相連5. 順利后，點(diǎn)擊“LE”圖標(biāo)以使夾具恢復(fù)到設(shè)定值6. 用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣尺寸，并輸入7. 擺放試樣于試樣臺(tái)，用夾具夾持試樣一端8. 點(diǎn)擊“Force 0”圖標(biāo)，以使力值清零9. 用夾具夾持試樣另一端10. 點(diǎn)擊“Start”圖標(biāo)，開始測(cè)試11. 彈出試樣尺寸確認(rèn)框，點(diǎn)擊“OK”12. 測(cè)試終止后，取出試樣13. 按“LE”按鈕，使橫梁自動(dòng)恢復(fù)到初始位置，程序自動(dòng)計(jì)算測(cè)試結(jié)果并作出圖表14. 開始下一次測(cè)試15. 所有測(cè)試結(jié)束后，點(diǎn)擊“Protocol”圖標(biāo)，輸入測(cè)試報(bào)告臺(tái)頭16. 點(diǎn)擊“Print”圖標(biāo)，打

10、印測(cè)試報(bào)告17. 保存測(cè)試結(jié)果文件，另存為*.zse格式的文件18. 退出程序19. 關(guān)閉主機(jī)電源，清理工作臺(tái)20將斷裂試件的兩斷口對(duì)齊并盡量靠緊，測(cè)量斷裂后標(biāo)距段的長(zhǎng)度lu；測(cè)量斷口頸縮處的直徑du，計(jì)算斷口處的橫截面積Su 。7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)打印。  （二）脆性材料的拉伸（圓形截面鑄鐵）鑄鐵等脆性材料拉伸時(shí)的載荷變形曲線不象低碳鋼拉伸那樣明顯地分為彈性、屈服、頸縮和斷裂四個(gè)階段，而是一根接近直線的曲線，且載荷沒(méi)有下降段。它是在非常小的變形下突然斷裂的，斷裂后幾乎不到殘余變形。因此，測(cè)試它的ReL、A、Z就沒(méi)有實(shí)際意義，只要測(cè)定它的強(qiáng)度極限m就可以了。實(shí)驗(yàn)前測(cè)定鑄鐵試件的橫

11、截面積S0，然后在試驗(yàn)機(jī)上緩慢加載，直到試件斷裂，記錄其最大載荷Fm ，求出其強(qiáng)度極限m。    五. 討論與思考1. 當(dāng)斷口到最近的標(biāo)距端點(diǎn)的距離小于l0/3時(shí)，為什么要采取移位的方法來(lái)計(jì)算lu？2. 用同樣材料制成的長(zhǎng)、短比例試件，其拉伸試驗(yàn)的屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、截面收縮率和強(qiáng)度極限都相同嗎？3. 觀察鑄鐵和低碳鋼在拉伸時(shí)的斷口位置，為什么鑄鐵大都斷在根部？4. 比較鑄鐵和低碳鋼在拉伸時(shí)的力學(xué)性能。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一。試驗(yàn)?zāi)康呐まD(zhuǎn)試驗(yàn)是了解材料抗剪能力的一項(xiàng)基本試驗(yàn)。本試驗(yàn)通過(guò)兩種典型材料了解塑性（低碳鋼）和脆性材料（鑄鐵）受扭轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械性能，繪制扭矩一扭角圖。并比較它

12、們的破壞現(xiàn)象及原因。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)過(guò)程中，試件的斷面形狀和尺寸幾乎一直不變，無(wú)縮頸現(xiàn)象，變形較均勻，可比較準(zhǔn)確地測(cè)定試件變形及瞬時(shí)破壞應(yīng)力。關(guān)于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的要求及試件尺寸，可參閱冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)金屬扭力試驗(yàn)法YB36-64的規(guī)定。二。原理圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上任一點(diǎn)的剪應(yīng)力為： 最大剪應(yīng)力產(chǎn)生在試件的外表層，其值等于式中，由理論可知，圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，其表面上任意一點(diǎn)都處于平面應(yīng)力狀態(tài)（圖1），沿與軸線呈450方向上的主應(yīng)力大小為：各種材料抵抗剪切與抵抗拉伸的能力不同，因此不同材料的扭轉(zhuǎn)破壞方式也不相同。低碳鋼圓試件扭轉(zhuǎn)到破壞時(shí)，因已超過(guò)屈服階段，如對(duì)材料作理想塑性考慮（圖2），橫截面上的剪應(yīng)力的分布趨于均勻如（

13、圖3）。假設(shè)應(yīng)力均達(dá)到了破壞應(yīng)力（強(qiáng)度極限），則這時(shí)截面上應(yīng)力與破壞時(shí)扭矩的關(guān)系為：Mn0圖2所以此式可計(jì)算塑性材料在扭轉(zhuǎn)時(shí)的剪切強(qiáng)度極限。對(duì)于鑄鐵等脆性材料在扭轉(zhuǎn)至破壞時(shí)其變形也較小，無(wú)屈服現(xiàn)象，故仍可用破壞時(shí)的扭矩代入式得剪切強(qiáng)度極限為：三儀器與設(shè)備1.扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)2游標(biāo)卡尺四。試驗(yàn)方法與步驟1低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。（1）量好試件尺寸（直徑d）后，將試件安裝于機(jī)器夾頭中，可在試件表面上畫一條縱向粉筆線，以觀察它的變形。（2）選定試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力范圍及轉(zhuǎn)速。（3）手動(dòng)加初載荷，以消除夾具與試件兩端間的間隙。記下扭角盤上的初讀數(shù)，調(diào)整至零點(diǎn)。（4）手動(dòng)逐漸緩慢均勻地施加扭矩，記下相應(yīng)的扭角，為了便于繪圖，

14、在材料屈服前每一加荷增量記下一個(gè)值，即由扭矩讀變形。屈服后，先使用最慢一級(jí)轉(zhuǎn)速機(jī)動(dòng)加扭矩，改為每增加一，記下一個(gè)值，即由變形讀扭矩值，至后，中間隔可增加為、，記值，直至試件被扭斷時(shí)，記下最大扭矩。（5）整理數(shù)據(jù)，作圖。（6）繪制試件破壞形狀圖。2鑄鐵扭斷試驗(yàn)步驟與低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)相同，不同的是每一變形增量，記下相應(yīng)的值，一般用手動(dòng)即可，直至扭斷為止。五注意事項(xiàng)1加扭矩要均勻緩慢。2變換扭矩測(cè)量范圍，要在加載前停機(jī)進(jìn)行。若要調(diào)整機(jī)器轉(zhuǎn)速，也要停機(jī)進(jìn)行，以免損壞傳動(dòng)齒輪。六預(yù)習(xí)要求1了解扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的目的。2復(fù)習(xí)扭轉(zhuǎn)變形的理論及試驗(yàn)原理。3自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄格式。七試驗(yàn)報(bào)告要求試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括：試驗(yàn)名稱。試

15、驗(yàn)?zāi)康?。儀器設(shè)備名稱、規(guī)格、量程。 試驗(yàn)記錄及結(jié)果，如低碳鋼及鑄鐵扭轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械性能，圖（用坐標(biāo)紙繪制），兩種試件破壞時(shí)的斷口狀態(tài)圖等。分析討論低碳鋼和鑄鐵破壞情況及原因，并與拉伸、壓縮試驗(yàn)情況進(jìn)行比較。低碳鋼剪切彈性模量G的測(cè)定一. 試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定低碳鋼材料的剪切彈性模量G，并驗(yàn)證剪切虎克定律。2掌握扭角儀的原理及使用方法。二原理圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，若最大剪應(yīng)力不超過(guò)材料的比例極限時(shí)，則扭矩與扭轉(zhuǎn)角存在線性關(guān)系；式中，為圓截面的極慣矩，為試件的直徑；距離為的兩截面之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角；扭矩；G低碳鋼剪切彈性模量。由上式可知，若材料符合虎克定律，則圖（參見(jiàn)上一試驗(yàn)圖1）上在比例極限以下成線性關(guān)系。當(dāng)試件受到

16、一定的扭矩增量后，在標(biāo)矩內(nèi)可測(cè)得相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角增量。于是由上式可求得G；三試驗(yàn)儀器與設(shè)備1測(cè)G試驗(yàn)臺(tái)2扭轉(zhuǎn)試件3千分表4游標(biāo)卡尺四試驗(yàn)方法與步驟1測(cè)量試件計(jì)算長(zhǎng)度，用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件直徑，在試件標(biāo)距范圍內(nèi)量取三個(gè)直徑，取平均值作為計(jì)算直徑。2擬訂加載方案。采用等級(jí)加載法進(jìn)行試驗(yàn)。一般分為34級(jí)加載，每次扭矩加10N，試件直徑為15mm。3安裝扭角儀和試件。扭角儀的構(gòu)造和安裝（見(jiàn)圖2）所示，將扭角儀的兩根臂桿AC和BDE分別裝在試件標(biāo)距的兩端AB處，并將兩夾箍四周的定位螺桿擰緊，使螺釘?shù)尼敿馕挥趫A周刻線上。當(dāng)試件受扭時(shí)，固夾在試件上的AC、BDE臂桿就會(huì)繞試件軸線而轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿BDE將安裝在AC桿上

17、的千分表指針走動(dòng)，使指針走動(dòng)的位移為，千分表頂桿與試件軸線的距離為b，使AB兩截面間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角為圖14手動(dòng)加扭矩，每增加一個(gè)扭矩增量后，讀一個(gè)相應(yīng)的扭角，算出扭角增量，注意加載要均勻緩慢，試驗(yàn)過(guò)程中勿碰機(jī)器、儀器。5重復(fù)測(cè)試幾次，觀察其線性關(guān)系及重復(fù)性。試驗(yàn)結(jié)束，卸除載荷，整理現(xiàn)場(chǎng)。五預(yù)習(xí)要求1了解試驗(yàn)?zāi)康?、原理及試?yàn)所要求的數(shù)據(jù)。2測(cè)G試驗(yàn)的步驟有哪些？六試驗(yàn)報(bào)告要求試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括：試驗(yàn)名稱、試驗(yàn)?zāi)康?、儀器設(shè)備名稱、規(guī)格、量程，試驗(yàn)記錄及結(jié)果。七問(wèn)題討論1分析測(cè)量G的誤差情況。2根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果G的測(cè)定，分析討論與E、值三個(gè)彈性常數(shù)之間的關(guān)系。工字梁彎曲正應(yīng)力試驗(yàn) 一、 

18、 試驗(yàn)?zāi)康牧簭澢碚摰陌l(fā)展與試驗(yàn)一直有著密切的關(guān)系，從最早的試驗(yàn)到彎曲理論公式的建立共用了138年時(shí)間。本試驗(yàn)是運(yùn)用電測(cè)試驗(yàn)的方法測(cè)定鋁制對(duì)稱和非對(duì)稱工字型截面梁在純彎曲時(shí)正應(yīng)力的大小及分布規(guī)律，并與理論計(jì)算值作比較。同時(shí)熟悉和掌握多點(diǎn)測(cè)量技術(shù)和方法。 二、  原理及試驗(yàn)裝置本試驗(yàn)采用二根鋁制對(duì)稱和非對(duì)稱工字型截面梁，按圖（1）所示方式加載及布置應(yīng)變測(cè)點(diǎn)位置。小梁受集中載荷P作用后，使試驗(yàn)梁的中段獲得純彎曲區(qū)域，載荷作用于縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)而且在彈性極限內(nèi)，故為彈性范圍內(nèi)的平面彎曲問(wèn)題，純彎曲梁的正應(yīng)力公式為： PPaabHBbBH0H1圖（1）  

19、;             式中，M 純彎曲段梁截面上的彎矩，； 橫截面對(duì)中性軸的慣矩； Y 截面上測(cè)點(diǎn)至中心軸的距離。在各測(cè)點(diǎn)沿軸線方向貼上電阻應(yīng)變片，可測(cè)得各點(diǎn)的線應(yīng)變i，由于各點(diǎn)處于單向應(yīng)力狀態(tài)，由虎克定律得各點(diǎn)正應(yīng)力為： 式中，i 各測(cè)點(diǎn)的線應(yīng)變； i 相應(yīng)各測(cè)點(diǎn)的正應(yīng)力； E 材料的彈性模量。試驗(yàn)時(shí)采用等間隔分級(jí)加載的方法，即每增加一次等量載荷P，測(cè)定一次各點(diǎn)響應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽縤。因此在計(jì)算應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)值及理論值時(shí)均應(yīng)根據(jù)載荷增量P相應(yīng)的彎矩增量和應(yīng)變

20、增量的平均值代入。即, 然后，將實(shí)測(cè)應(yīng)力i與理論理論應(yīng)力進(jìn)行比較。 三、  設(shè)備與儀器1  多功能電測(cè)試驗(yàn)臺(tái)。2  電阻應(yīng)變儀3  載荷顯示儀 四、  試驗(yàn)方法及步驟1  安裝試驗(yàn)梁及加載小梁，梁的各測(cè)點(diǎn)上應(yīng)事先貼上電阻應(yīng)變片（一般此工作已有實(shí)驗(yàn)室完成）。2  記錄梁截面的尺寸、支點(diǎn)及力點(diǎn)的距離（數(shù)值一般由實(shí)驗(yàn)室指定）。3  將各測(cè)點(diǎn)的工作應(yīng)變片及補(bǔ)償應(yīng)變片按順序接入應(yīng)變儀，并逐點(diǎn)調(diào)整零位。4  檢查各項(xiàng)準(zhǔn)備工作及線路無(wú)誤后，即可均勻緩慢加載，載荷大小及載荷增量的選定應(yīng)根據(jù)梁

21、的尺寸及材料的比例極限估算確定（數(shù)值一般由實(shí)驗(yàn)室指定）。加載的同時(shí)，讀出并記錄相應(yīng)的應(yīng)變值。5  按規(guī)定載荷測(cè)試，可重復(fù)幾遍（至少二次），觀察試驗(yàn)結(jié)果。6  測(cè)畢，關(guān)閉各儀器的電源。7  根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算各測(cè)點(diǎn)正應(yīng)力，在坐標(biāo)紙上按比例繪制試驗(yàn)應(yīng)力分布曲線，并與理論計(jì)算應(yīng)力比較。 五、  注意事項(xiàng)1  操作電阻應(yīng)變儀，應(yīng)遵守操作規(guī)程。2  加載要緩慢均勻，操作穩(wěn)著，切忌急躁。在試驗(yàn)臺(tái)壓頭與加載小梁即將接觸時(shí)，加載速度要放慢，以確保加載數(shù)值的準(zhǔn)確。3  試驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整應(yīng)變儀的K值（數(shù)值一般由實(shí)驗(yàn)室指定），如沒(méi)有調(diào)整，試驗(yàn)

22、后可按下式進(jìn)行換算：；式中， 修正后的正確應(yīng)變值。 應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值。 應(yīng)變儀原有的K值。應(yīng)變儀實(shí)際的K值。 六、  預(yù)習(xí)思考題1  直梁彎曲正應(yīng)力公式的意義和推導(dǎo)方法。2  了解電阻應(yīng)變片和電阻應(yīng)變儀的基本原理和多點(diǎn)測(cè)量的方法。3  已知梁的尺寸及受力方式、梁材料的比例極限，如何確定試驗(yàn)的最大載荷？ 七、  試驗(yàn)報(bào)告要求試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括：試驗(yàn)名稱；試驗(yàn)?zāi)康?；試?yàn)裝置草圖；儀器名稱、規(guī)格；原始數(shù)據(jù)；試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算結(jié)果，曲線繪制，實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算結(jié)果，問(wèn)題討論等。 測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表格參考形式 載荷電 阻 應(yīng)

23、 變 儀 讀 數(shù)（）P（N）S1S1S2S2S3S3S4S4S5S5S6S6                                           

24、0;                                   正應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算比較表格參考形式 各 測(cè) 點(diǎn) 正 應(yīng) 力 值 （Mpa）測(cè)點(diǎn)S1S2S3S4S5S6實(shí)驗(yàn)值    &#

25、160; 理論值      相對(duì)誤差%       用坐標(biāo)紙按比例繪制出對(duì)稱和非對(duì)稱工字型梁橫截面上正應(yīng)力分布圖，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算作比較。問(wèn)題討論：1  根據(jù)非對(duì)稱梁的應(yīng)力分布曲線，能否計(jì)算梁的中心軸。2  比較梁各測(cè)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值，并分析其誤差的原因。3  說(shuō)明梁在純彎曲區(qū)域各測(cè)點(diǎn)的正應(yīng)力分布規(guī)律。-left:63.0pt; text-indent:-18.0pt; mso-list:l1 level1 lf

26、o2; tab-stops:list 63.0pt; font-family: "宋體"'>  12  3沖擊載荷動(dòng)荷系數(shù)試驗(yàn)一、 試驗(yàn)?zāi)康脑诠こ虒?shí)踐中經(jīng)常會(huì)遇到動(dòng)載荷問(wèn)題，在動(dòng)載荷作用下構(gòu)件各點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變與靜載荷作用有很大的不同。按照加載速度的不同，動(dòng)載荷形式也不同，在極短的時(shí)間內(nèi)以很大的速度作用在構(gòu)件上的載荷，稱為沖擊載荷，它是一種常見(jiàn)的動(dòng)載荷形式。由沖擊載荷作用而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為沖擊應(yīng)力，它比靜應(yīng)力大得多。因此對(duì)于鍛造、沖擊、鑿巖等承受沖擊力的構(gòu)件，是設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題。本試驗(yàn)就是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定沖擊應(yīng)力及動(dòng)荷系數(shù)，同時(shí)一般了解動(dòng)

27、應(yīng)力的電測(cè)原理、方法及儀器。二、 原理及試驗(yàn)裝置本試驗(yàn)采用矩形截面簡(jiǎn)支梁（圖1），在中央受到重物Q在高度H處自由落下的沖擊作用。由理論可知該簡(jiǎn)支梁的動(dòng)荷系數(shù)為：QHLL/2bh動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀數(shù)字示波器（圖1）式中：H重物高度 Q重物的重量 簡(jiǎn)支梁受沖擊的靜撓度， L梁的跨度 E材料的彈性模量 J梁截面的慣性矩實(shí)驗(yàn)測(cè)定：在簡(jiǎn)支梁上下表面貼上互為補(bǔ)償?shù)膬善瑧?yīng)變片，用導(dǎo)線接入動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀及數(shù)字示波器。1 重物Q從H高度落下沖擊簡(jiǎn)支梁時(shí)，測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)變d將通過(guò)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀及數(shù)字示波器記錄下來(lái)。2 將重物Q靜止放在梁上可測(cè)得同一點(diǎn)的靜應(yīng)變。3 動(dòng)荷系數(shù)為：。4 沖擊應(yīng)力為：。三、 試驗(yàn)儀器設(shè)備1 動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀（

28、參閱本書儀器介紹部分）2 數(shù)字示波器（參閱本書儀器介紹部分）3 簡(jiǎn)支梁及重物沖擊試驗(yàn)裝置。4 游標(biāo)卡尺及卷尺。四、 試驗(yàn)步驟1. 記錄簡(jiǎn)支梁的幾何尺寸、重物高度、重量及材料的彈性模量。2. 連接導(dǎo)線（1） 將梁上兩應(yīng)變片按半橋接法接入接線盒，然后將接線盒接入動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的輸入插座。（2） 將動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的輸出端接入數(shù)字示波器。3. 按照動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的操作規(guī)程，設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)。4. 按照數(shù)字示波器的操作規(guī)程，設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)。5. 進(jìn)行應(yīng)變標(biāo)定：橋路調(diào)平衡后，數(shù)字示波器光點(diǎn)或線應(yīng)在屏幕坐標(biāo)的中心（可調(diào)整），然由應(yīng)變儀給出標(biāo)定信號(hào)（例如500），此時(shí)數(shù)字示波器的光點(diǎn)或線跳動(dòng)一高度，調(diào)節(jié)Y軸開關(guān)

29、和“衰減”開關(guān)使光點(diǎn)或線處于數(shù)字示波器屏幕坐標(biāo)的某一格上（例如第四格），可反復(fù)幾次，并記錄該光點(diǎn)或線的電壓值u0。標(biāo)定完畢數(shù)字示波器光點(diǎn)或線仍應(yīng)在屏幕坐標(biāo)的中心（電壓值為0伏）。6測(cè)試：（1） 將重物輕放在梁上，從數(shù)字示波器上記錄該光點(diǎn)或線的電壓值uj。（2） 將重物放在H高度上，突然放下重物沖擊梁的中點(diǎn)，從數(shù)字示波器上記錄該沖擊振動(dòng)曲線最大的電壓值ud。7計(jì)算理論動(dòng)荷系數(shù)及實(shí)測(cè)動(dòng)荷系數(shù)，并進(jìn)行比較。應(yīng)變測(cè)量方法如下：設(shè)標(biāo)定的應(yīng)變值為0，在數(shù)字示波器上對(duì)應(yīng)記錄為u0，靜態(tài)應(yīng)變值為j，在數(shù)字示波器上對(duì)應(yīng)記錄為uj，動(dòng)態(tài)應(yīng)變值為d，在數(shù)字示波器上對(duì)應(yīng)記錄為ud，于是實(shí)測(cè)的動(dòng)荷系數(shù)為： 五、 注意事

30、項(xiàng)1 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查應(yīng)變片及接線，不得有松動(dòng)、斷線或短路，否則會(huì)引起儀器的嚴(yán)重不平衡，輸出電流過(guò)大而導(dǎo)致示波器受損。2 數(shù)字示波器各項(xiàng)參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定操作，根據(jù)采樣波形適當(dāng)加以調(diào)整。3 在應(yīng)變標(biāo)定后，應(yīng)變儀所有旋鈕勿再扳動(dòng)。六、 預(yù)習(xí)要求1 復(fù)習(xí)沖擊動(dòng)荷系數(shù)的概念及計(jì)算方法。2 了解動(dòng)應(yīng)變測(cè)量方法及動(dòng)應(yīng)變標(biāo)定方法。3 了解動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀及數(shù)字示波器的一般原理與使用方法。七、 試驗(yàn)報(bào)告要求試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括：試驗(yàn)名稱；試驗(yàn)?zāi)康?；試?yàn)裝置草圖；儀器名稱、規(guī)格；原始數(shù)據(jù)；試驗(yàn)結(jié)果：包括數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算結(jié)果，曲線繪制。問(wèn)題討論：（1） 分析試驗(yàn)誤差情況。（2） 動(dòng)應(yīng)力測(cè)試與靜應(yīng)力測(cè)試有何異同，應(yīng)注意些什么問(wèn)題？（

31、3）彈性模量E和泊松比µ的測(cè)定 拉伸試驗(yàn)中得到的屈服極限b和強(qiáng)度極限S ，反映了材料對(duì)力的作用的承受能力，而延伸率 或截面收縮率，反映了材料縮性變行的能力，為了表示材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變行的難易程度，在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，材料彈性模量E的意義通常是以零件的剛度體現(xiàn)出來(lái)的，這是因?yàn)橐坏┝慵磻?yīng)力設(shè)計(jì)定型，在彈性變形范圍內(nèi)的服役過(guò)程中，是以其所受負(fù)荷而產(chǎn)生的變性量來(lái)判斷其剛度的。一般按引起單為應(yīng)變的負(fù)荷為該零件的剛度，例如，在拉壓構(gòu)件中其剛度為： 式中 A0為零件的橫截面積。 由上式可見(jiàn)，要想提高零件的剛度E A0,亦即要減少零件的彈性變形，可選用高彈性模量的材料和適當(dāng)加大承載的橫截面積，剛

32、度的重要性在于它決定了零件服役時(shí)穩(wěn)定性，對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿件和薄壁構(gòu)件尤為重要。因此，構(gòu)件的理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)說(shuō)，彈性模量E是經(jīng)常要用到的一個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)。 在彈性范圍內(nèi)大多數(shù)材料服從虎克定律，即變形與受力成正比?？v向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)就是材料的彈性模量E，也叫楊氏模量。橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比值稱為泊松比µ，也叫橫向變性系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。 因此金屬才料拉伸時(shí)彈性模量E地測(cè)定是材料力學(xué)最主要最基本的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，下面用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量E和泊松比µ。 (一）       試驗(yàn)?zāi)康?用

33、電測(cè)方法測(cè)定低碳鋼的彈性模量E及泊松比µ；2驗(yàn)證虎克定律；3掌握電測(cè)方法的組橋原理與應(yīng)用。 (二）       試驗(yàn)原理1測(cè)定材料彈性模量E一般采用比例極限內(nèi)的拉伸試驗(yàn)，材料在比例極限內(nèi)服從虎克定律，其荷載與變形關(guān)系為： （1）若已知載荷P及試件尺寸，只要測(cè)得試件伸長(zhǎng)L即可得出彈性模量E。  （2）由于本試驗(yàn)采用電測(cè)法測(cè)量，其反映變形測(cè)試的數(shù)據(jù)為應(yīng)變?cè)隽浚?  （3）所以（2）成為:    （4） 式中： P載荷增量，kN； A0-試件的橫截面面積，cm為了驗(yàn)證力與變形的線

34、性關(guān)心，采用增量法逐級(jí)加載，分別測(cè)量在相同載荷增量 P作用下試件所產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)隽?。增量法可以?yàn)證力與變形間的線性關(guān)系，若各級(jí)載荷量P相等，相應(yīng)地由應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變?cè)隽恳泊笾料嗟龋瑒t線性關(guān)系成立，從而驗(yàn)證了虎克定律。用增量法進(jìn)行試驗(yàn)還可以判斷出試驗(yàn)是否有錯(cuò)誤，若各次測(cè)出的變形不按一定規(guī)律變化就說(shuō)明試驗(yàn)有錯(cuò)誤，應(yīng)進(jìn)行檢查。加載方案應(yīng)在測(cè)試前就擬定好。最大應(yīng)力值要在材料的比例極限內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，故最大的應(yīng)力值不能超過(guò)材料的比例極限，一般取屈服極限s 70%80%。一般可取試驗(yàn)荷載: Pmax = 0.8 A0s (5)加載級(jí)數(shù)一般不少于5級(jí)。2材料在受拉伸或壓縮時(shí)，不僅沿縱向發(fā)生縱向變形，在橫

35、向也會(huì)同時(shí)發(fā)生縮短或增大的橫向變形。由材料力學(xué)知,在彈性變形范圍內(nèi)，橫向應(yīng)變y和縱向應(yīng)變x成正比關(guān)系,這一比值稱為材料的泊松比，一般以表示，即   （6）試驗(yàn)時(shí)，如同時(shí)測(cè)出縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變，則可由上式計(jì)算出泊松比0。 (三）       試件平板試件多用于電測(cè)法，試件形狀尺寸及貼片方位如圖1所示。為了保證拉伸時(shí)的同心度，通常在試件兩端開孔，以銷釘與拉伸夾頭連接，同時(shí)可在試件兩面貼應(yīng)變片，以提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。  圖1平板試件布片示意圖(四）     &

36、#160; 設(shè)備及儀器1電子拉力試驗(yàn)機(jī)或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。2靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3游標(biāo)卡尺 (五）       試驗(yàn)方法與步驟 1用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件中間的截面積尺寸。2在試件中間截面沿縱向軸線及其垂直方向分別貼三個(gè)電阻應(yīng)變片；在溫度補(bǔ)償上貼一個(gè)電阻應(yīng)變片。3選擇電子拉力試驗(yàn)機(jī)或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)力限度，調(diào)準(zhǔn)零位。4將試件夾于試驗(yàn)機(jī)的上夾頭，用半橋接橋方法,把三個(gè)工作片及補(bǔ)償片接至電阻應(yīng)變儀。圖2應(yīng)變片串聯(lián)接橋圖。 圖2應(yīng)變片串聯(lián)接橋5使試件下夾頭夾緊后，開始加載。每加一次載荷，讀出并記下各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值。6將測(cè)試結(jié)果代入有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，求出

37、E，。 (六）       思考題1怎樣驗(yàn)證虎克定律？2如何制定本試驗(yàn)的加載方案？如果本試驗(yàn)所用的低碳鋼的屈服極限s為190Mpa，計(jì)算最大的加量；如分為6級(jí)試計(jì)算出每級(jí)增量P。3為何沿試件縱向軸線方向兩面貼兩片電阻應(yīng)變片？ （七）試驗(yàn)報(bào)告要求：1  試驗(yàn)名稱：2  試驗(yàn)?zāi)康模?  試驗(yàn)記錄及結(jié)果：（1）   機(jī)器、儀器名稱、型號(hào)、量程。（2）   試件尺寸。（3）   試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、表格、圖線及計(jì)算結(jié)果。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表頭參考格式：&

38、#160; 載荷  （kN） 載荷增量  P(kN)    縱向變形（應(yīng)變）讀數(shù) 橫向變形（應(yīng)變）讀數(shù) 左A1 A1 右A2 A2 左右讀數(shù)差平均值  A3 A3 4  用坐標(biāo)紙按比例繪制P-L或-。5  書面回答思考題中提出的問(wèn)題，并寫入試驗(yàn)報(bào)告中。 （八）計(jì)算題： 對(duì)一鋁合金試件進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，載荷一直拉到使試件產(chǎn)生的應(yīng)變達(dá)到0.0075為止，與此同時(shí)，試件中所產(chǎn)生的相應(yīng)的應(yīng)力為443Mpa。

39、然后卸載至零，出現(xiàn)一殘余應(yīng)變?yōu)?.0013，試求鋁合金的彈性模量E？   彎扭組合應(yīng)力實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓こ虒?shí)際中的構(gòu)件一般處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，往往是幾種基本變形的組合，要確定這些構(gòu)件上某點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向，也就比較復(fù)雜，甚至有些復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)尚無(wú)準(zhǔn)確的理論公式可供計(jì)算，在這種情況下，常常要借助實(shí)驗(yàn)的方法解決，如電測(cè)法、光測(cè)法等。本實(shí)驗(yàn)的目的是在復(fù)合抗力下的應(yīng)力，應(yīng)變測(cè)定。包括通過(guò)薄壁圓管在彎扭組合作用下其表面任一點(diǎn)主應(yīng)力大小和方向的測(cè)定；薄壁管某截面內(nèi)彎矩、剪力、扭矩所分別引起的應(yīng)變的測(cè)定，同時(shí)也可測(cè)定剪切彈性模量G。二 試驗(yàn)原理由應(yīng)力狀態(tài)理論可知，假若已知該點(diǎn)的應(yīng)變分量

40、x, y, xy,則用廣義虎克定律就可已求出該點(diǎn)的應(yīng)力分量x, y, xy,從而利用平面應(yīng)力狀態(tài)分析的解析法中的有關(guān)公式，即可解決其主應(yīng)力和主方向的計(jì)算問(wèn)題。由此可見(jiàn)，對(duì)于平面應(yīng)力狀態(tài)問(wèn)題，要用實(shí)驗(yàn)方法確定某一點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向，一般只要測(cè)得該點(diǎn)一對(duì)正交方向的應(yīng)變分量x, y, 及xy即可。然而用實(shí)驗(yàn)手段測(cè)定線應(yīng)變比較容易，但角應(yīng)變xy測(cè)定卻困難的多。因此，下面我們介紹用應(yīng)變花來(lái)測(cè)量平面應(yīng)力狀態(tài)中一點(diǎn)的主應(yīng)力及其方向的方法，并推導(dǎo)其相應(yīng)的計(jì)算公式。 設(shè)平面上某點(diǎn)處的坐標(biāo)應(yīng)變分量為x, y, xy，則該點(diǎn)處任一指定方向的線應(yīng)變可由下式計(jì)算： （1）如果x, y, xy待求，而可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，那

41、么，選取該點(diǎn)三個(gè)不同方向，并測(cè)出其相應(yīng)的線應(yīng)變,就可以建立式（1）那樣的三個(gè)獨(dú)立方程，解此方程組，即可求出坐標(biāo)應(yīng)變分量為x, y, xy，從而求出該點(diǎn)的主應(yīng)力和主方向 在實(shí)際測(cè)試中，為了求出任一點(diǎn)三個(gè)不同方向的應(yīng)變，可將三個(gè)應(yīng)變片互相夾一特殊角組合在同一基底上，這種多軸電阻應(yīng)變片就稱為應(yīng)變花。三個(gè)應(yīng)變片之間互夾角所組成應(yīng)變花，稱為直角應(yīng)變花，如圖1a所示；互夾角組成的應(yīng)變花稱為等角應(yīng)變花，如圖1b所示。 對(duì)直角應(yīng)變花，根據(jù)（1）式，有： 圖1不同應(yīng)變花 于是，可以聯(lián)立解出： （2） 求得 x, y,， xy 以后，就可以根據(jù)下式求的其主應(yīng)變的大小和方向。 = （3） 求得了主應(yīng)變的大小后，就可

42、用如下的廣義虎克定律求出其主應(yīng)力。 （4） 式中E,分別為構(gòu)件材料的彈性模量和泊松比。 按上述計(jì)算過(guò)程直接從測(cè)試結(jié)果中得出的主應(yīng)力計(jì)算公式為： = （5）第一主應(yīng)力的方向與X軸的夾角，可根據(jù)與代數(shù)值大小的比較來(lái)確定： 設(shè)為相應(yīng)的第一主應(yīng)力方向與X軸的夾角，則有：當(dāng)時(shí) 當(dāng)<時(shí)± 應(yīng)用上述公式時(shí)，要注意：（1） 設(shè)的方向?yàn)閄軸的方向。（2） 角度都要從X軸算起，逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)。（3） 應(yīng)力與應(yīng)變的符號(hào)規(guī)定為：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)；剪應(yīng)力則以繞截面內(nèi)任一點(diǎn)的矩為順時(shí)針轉(zhuǎn)向者為正，逆時(shí)針轉(zhuǎn)向者為負(fù)；伸長(zhǎng)線應(yīng)變?yōu)檎?，縮短線應(yīng)變?yōu)樨?fù)。 三 實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及參數(shù)該裝置見(jiàn)圖2它由薄壁管1

43、（已經(jīng)粘貼好應(yīng)變片），扇臂2，鋼索3，傳感器4，加載手輪5，座體6，數(shù)字測(cè)力儀7等組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)加載手輪，傳感器受力，有信號(hào)輸給數(shù)字測(cè)力儀，此時(shí)，數(shù)字測(cè)力儀顯示的數(shù)字即為作用在扇臂端的載荷值，扇臂端作用力傳遞薄壁管上，薄壁管產(chǎn)生彎扭組合變形。 圖2彎扭組合試驗(yàn)裝置圖薄壁管材料為鋁合金，其彈性模量E為70GN/m2，泊松比m為0.33。薄壁管截面尺寸見(jiàn)圖3（a）,圖3（b）為薄壁管受力簡(jiǎn)圖和有關(guān)尺寸，I-I截面為被測(cè)試截面，取四個(gè)被測(cè)點(diǎn)，位置見(jiàn)圖4（a）所示的A、B、C、D在每個(gè)被測(cè)點(diǎn)貼上一枚直角應(yīng)變花（-45o、0o、45o）,如圖3(a)所示，共計(jì)12片應(yīng)變片，供不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x用。四 實(shí)

44、驗(yàn)內(nèi)容及方法1 指定點(diǎn)主應(yīng)力大小和方向的測(cè)定將I-I截面B、D兩點(diǎn)的應(yīng)變片R4R6、R10R12按照半橋方式接入電阻應(yīng)變儀，采用公共溫度補(bǔ)償片，加載后測(cè)得B、D兩點(diǎn)得e-45、eo、e45，已知材料得彈性常數(shù)，可用下式計(jì)算主應(yīng)力大小： = 主應(yīng)力方向： 在進(jìn)行主應(yīng)力計(jì)算時(shí)，因?yàn)橹敌∮诘闹?，所以按下式進(jìn)行計(jì)算： 式中： 分別表示與管軸組成-45o、0o、45o的應(yīng)變。主應(yīng)力大小和方向的測(cè)定，也可以選擇其它點(diǎn)，在所選擇處貼應(yīng)變花。 圖3（a）薄壁管截面尺寸圖 圖3（b）薄壁管受力簡(jiǎn)圖 (a) (d) 圖4測(cè)點(diǎn)布置及電橋連接方式圖2 彎矩、剪力、扭矩所分別引起的應(yīng)變的測(cè)定。(a) 彎矩M引起的正應(yīng)變

45、的測(cè)定。用上下（即B、D）兩測(cè)點(diǎn)0o方向的應(yīng)變片組成圖3（b）所示半橋線路，測(cè)得B、D兩處由于彎矩M引起得正應(yīng)變 式中應(yīng)變儀讀數(shù) M由彎矩M引起的軸線方向的應(yīng)變（b）扭矩Mn引起的剪應(yīng)變的測(cè)定用A、C兩測(cè)點(diǎn)的-45o、45o方向的四片應(yīng)變片組成圖（c）所示的全橋線路，可測(cè)得扭矩Mn引起的剪應(yīng)變 i應(yīng)變儀讀數(shù)應(yīng)變（c）剪力Q引起得剪應(yīng)變得測(cè)定用A、C兩測(cè)點(diǎn)的-45o、45o方向的四片應(yīng)變片組成圖（d）所示的全橋線路，可測(cè)得剪力引起的剪應(yīng)變 -應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變3 剪切彈性模量G的測(cè)定若已知載荷，可用下式計(jì)算扭矩引起的剪應(yīng)力的理論值 Mn-根據(jù)載荷計(jì)算的扭矩值 WP-薄壁管抗扭截面模量然后由測(cè)得的扭

46、矩引起的剪應(yīng)變，用下式計(jì)算剪切彈性模量 五. 實(shí)驗(yàn)步驟a 將數(shù)字測(cè)力儀開關(guān)置開，預(yù)熱十分鐘，并檢查該裝置是否處于正常實(shí)驗(yàn)狀態(tài)；b 將應(yīng)變片按照實(shí)驗(yàn)要求接至應(yīng)變儀上；c 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，預(yù)置50N初載；d 對(duì)每片應(yīng)變片用零讀法預(yù)調(diào)平衡或記錄下各應(yīng)變片的初讀數(shù)；e 分級(jí)加載,以每級(jí)100N,加載至450N,記錄各級(jí)載荷下各應(yīng)變片的應(yīng)變讀數(shù)(也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)者需求,另定加載方案)；f 每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,重復(fù)三遍,數(shù)據(jù)重復(fù)性好即可。注意：（1） 每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先打開測(cè)力儀，方可旋轉(zhuǎn)手輪，以免損壞實(shí)驗(yàn)裝置（如傳感器、薄壁管等）（2） 每次實(shí)驗(yàn)完畢，必須卸載，即測(cè)力儀顯示為零或出現(xiàn)“-”號(hào)，再將測(cè)力儀開關(guān)設(shè)置

47、（3） 裝置之允許加載500N載荷，超載回?fù)p壞實(shí)驗(yàn)裝置。六預(yù)習(xí)思考題1 復(fù)習(xí)電阻應(yīng)變儀的操作步驟；2 復(fù)習(xí)電測(cè)的基本測(cè)試技術(shù)；3 計(jì)算薄壁管在受彎扭組合變形時(shí)的應(yīng)力；4 如何利用45o-3應(yīng)變花確定平面應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力大小和方向。七. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1數(shù)據(jù)處理時(shí)，首先應(yīng)從原始試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)中，挑選重復(fù)性好的一組試驗(yàn)值進(jìn)行主應(yīng)力計(jì)算。在進(jìn)行主應(yīng)力計(jì)算時(shí)取各應(yīng)變片的應(yīng)變讀數(shù)增量的平均值代入主應(yīng)力計(jì)算公式。2實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括：實(shí)驗(yàn)名稱，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)儀器，和設(shè)備名稱，型號(hào)規(guī)格，實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖的尺寸，實(shí)驗(yàn)記錄以及計(jì)算結(jié)果，測(cè)試記錄數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算結(jié)果，問(wèn)題討論等。八. 問(wèn)題討論1 分析測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論應(yīng)力之間的誤差情況；2 如果測(cè)點(diǎn)位置移動(dòng)，實(shí)測(cè)應(yīng)力將會(huì)如何變化，分析原因；3 測(cè)主應(yīng)力大小和方向是否可選其它點(diǎn)，怎樣做？ng="0"> 4  壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 (一) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>