工程實驗力學第1章-緒--論課件

1、工程實驗力學第1章緒論1.1概述1.2測量的基本概念1.3實驗應力分析的基本方法1.1概述實驗應力分析，是一門用實驗方法分析受力構(gòu)件的應變和應力等力學參量的學科，也是一門與工程實際密切聯(lián)系的學科。研究力學問題有兩種途徑，即理論分析和實驗分析，兩者相輔相成。一方面，實驗的結(jié)果常常為新理論的建立提供依據(jù)，新理論的提出和理論計算的結(jié)果需要通過實驗來驗證；另一方面，實驗的設計和實施需要理論分析做指導。實驗應力分析可以檢驗和提高設計質(zhì)量、工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，可以達到減少材料消耗、降低生產(chǎn)成本和節(jié)約能源的要求。它還可以為發(fā)展新理論、設計新型結(jié)構(gòu)以及新材料的應用提供依據(jù)。實驗應力分析的方法很多，主要有

2、電測法、光測法等。隨著科學技術(shù)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，對應力和應變測試技術(shù)也提出了更高和更新的要求。1.2測量的基本概念1.2.1直接測量和間接測量1.2.2測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性1.2.1直接測量和間接測量一個完整的測量系統(tǒng)主要包括以下三部分：(1)傳感級是系統(tǒng)的信息敏感部件，用來感受被測量，并將其轉(zhuǎn)換成與被測量成一定函數(shù)關系(通常是線性關系)的另一種物理量(通常為電量)。(2)中間級是用來將傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換成便于傳輸、顯示、記錄的信號并進行放大的裝置。(3)終端級是一個顯示器、記錄儀或某種形式的控制器，用來顯示或記錄被測量的大小或輸出與被測量相應的控制信號，以供應用。1.2.2測量系統(tǒng)的靜

3、態(tài)特性靜態(tài)特性曲線的性質(zhì)，主要有以下幾個方面。1.線性度2.靈敏度3.滯后4.靈敏限與分辨率5.重復性6.零漂與溫漂圖1-1測量系統(tǒng)的線性度1.線性度2.靈敏度3.滯后圖1-2測量系統(tǒng)的滯后4.靈敏限與分辨率當輸入量由零逐漸加大時，存在著某個最小值，在該值以下，系統(tǒng)不能檢測到輸出，但這個最小值一般不易確定，為此規(guī)定一個最小輸出值，而與它相應的輸入值即為系統(tǒng)能夠檢測到輸出的最小輸入值，稱為靈敏限。如果輸入量從任意非零值緩慢地變化，將會發(fā)現(xiàn)在輸入量變化值沒有超過某一數(shù)值之前，系統(tǒng)不能檢測到輸出量變化，因此存在一個最小輸入變化量。為了便于確定，規(guī)定了一個最小輸出變化量，而與它相應的輸入變化量即為系統(tǒng)

4、能夠檢測到輸出量變化的最小輸入變化量，稱為分辨率。5.重復性當進行多次重復測量時，輸入量由小到大或由大到小重復變化，而對應于同一輸入量，其輸出量亦不相同，這種偏差稱為重復性誤差。常用全量程中的最大重復性誤差與滿量程的百分數(shù)來表示測量系統(tǒng)的重復性指標。6.零漂與溫漂對于測量系統(tǒng)輸入量不隨時間變化的靜態(tài)測量，當環(huán)境溫度不變時，輸出量隨時間變化，稱為零漂。由外界環(huán)境溫度的變化引起的輸出量變化，稱為溫漂。1.3實驗應力分析的基本方法1.3.1應變電測法1.3.2光測法1.3.1應變電測法電阻應變測試法的優(yōu)點是：1)測量靈敏度和精度高。2)測量范圍廣。3)頻率響應好。4)應變計尺寸小，最小的應變計柵長可

5、短到0.178mm，因此重量輕、安裝方便，不會影響構(gòu)件的應力狀態(tài)，而且可進行應力梯度較大的應變測量。5)由于在測量過程中輸出的是電信號，因此易于實現(xiàn)數(shù)字化、自動化及無線電遙測。6)可在高溫、低溫、高速旋轉(zhuǎn)及強磁場等環(huán)境下進行測量。7)可制成各種傳感器，測量力、位移、加速度等物理量。8)適用于在工程現(xiàn)場應用。1.3.1應變電測法電阻應變測試法的缺點是：1)通常只能測量構(gòu)件表面的應變，而不能測構(gòu)件內(nèi)部的應變。2)一個電阻應變計只能測定構(gòu)件表面一個點沿某一個方向的應變，故不能進行全域性的測量。3)只能測得電阻應變計柵長范圍內(nèi)的平均應變值，因此對應變梯度大的應力場測量誤差較大。4)易受外界環(huán)境(如溫度

6、)的影響。1.3.2光測法光測法的特點是：1)全場測量。2)高靈敏度。3)直觀。4)可以進行無損檢測。5)可以進行三維應力分析，這是光測法特有的優(yōu)點，其他方法只能進行表面的測試，即使將傳感元件置于被測物的內(nèi)部，也只能進行逐點的測量。1.3.2光測法根據(jù)光測力學發(fā)展的現(xiàn)狀，下列幾方面的工作應加以重視和研究。1)擴大在工程問題中的應用，更好地為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和新學科服務，如水利、土建、機械、造船、航空到核電、宇航、材料等新興的工業(yè)。2)進一步發(fā)揮光測法在科學研究領域的作用，研究塑性、粘彈性、蠕變、各向異性、動態(tài)特性、微細觀以及高溫、高壓、熱輻射下的材料性能及塑性力學、斷裂力學、生物力學和復合材料力學中的本構(gòu)關系問題。3)應用最新科技成就提高現(xiàn)有光測法的精度和靈敏度，使之更方便、迅速有效地進行現(xiàn)場實測，如最新的激光、視頻和計算機技術(shù)等。4)發(fā)揮交叉學