試驗電測法測定材料彈性模量E、μ

1、實驗一、電測法測定材料彈性模量 E、w、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)電測方法。.電測法測定材料的彈性模量E、科、實驗儀器設(shè)備.彎曲梁實驗裝置。.數(shù)字式電阻應(yīng)變儀。、實驗裝置與實驗原理圖1圖2.實驗裝置見圖1和圖2,拔下銷子3,卸下加載橫梁 8,卸下傳感器9,從傳感器上旋下加載壓頭 7,然 后將萬向接頭旋到加載系統(tǒng) 5上，再將傳感器旋到萬向接頭上，傳感器下端與上夾頭連接，下夾頭 安裝在試驗機(jī)架底座的孔內(nèi)（注意：螺母不要旋緊，留有一定的活動距離，使其起到萬向接頭的作用；另外保護(hù)試件，以免試件被壓彎），接著調(diào)整好上、下夾頭之間的距離，將E、科試件放入上、下夾頭內(nèi)，對準(zhǔn)孔，插入銷子，就可進(jìn)行試驗了。試件.實驗原理試

2、件上沿著試件軸向和橫向各粘貼兩片應(yīng)變片，補(bǔ)償塊上粘貼四片應(yīng)變片見圖3,按圖4接兩個測量橋，對試件加載，記錄載荷P,并分別記錄測得的軸向應(yīng)變ep和橫向應(yīng)變 由公式E = _P_ 計算出彈性模量E,由公式 口 = 土 計算出泊松比科。A ；p；p實驗一電測法測定彈性模量E和泊松比以實驗日期：室溫（一）實驗?zāi)康男〗M成員（二）實驗設(shè)備、儀器（三）實驗記錄表1測定E和科實驗試件原始尺寸試件材料寬度b (mm)厚度 t(mm)橫截面面積A0 （mm2）長度L (mm)152.5表2電測法測定E和科實驗數(shù)據(jù)記錄載荷（N）安次第二次第三次P Pd d(We ) d( i) d( ) d( 1 ) d( ) (

3、*e )d d ed& d edd d ed& d edd d e ded edP= d d= & d = e d= e d= e d= & d=（四）結(jié)果處理彈性模量：E= PA展丸泊松比:（五）問題討論.電測法測定材料的 E和科值時應(yīng)測何值？.電阻應(yīng)變片的作用是什么？.寫出電阻應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變表達(dá)式 d?.溫度補(bǔ)償片的作用是什么？.應(yīng)變片在電橋中的接線方法有哪兩種？.根據(jù)逐級加載時載荷和變形的讀數(shù)記錄，作圖驗證虎克定律。成 績教師簽字日 期實驗二、純彎曲梁正應(yīng)力電測實驗、實驗?zāi)康?電測法測定純彎曲梁正應(yīng)力分布規(guī)律。.驗證純彎曲梁正應(yīng)力計算公式。、實驗裝置與儀器.純彎曲梁實驗裝置。.數(shù)字式電

4、阻應(yīng)變儀。、實驗裝置與實驗原理.實驗裝置彎曲梁試驗裝置如圖1所示。它有彎曲梁 1,定位板2,支座3,試驗機(jī)架4,加載系統(tǒng)5, 兩端帶萬向接頭的加載桿6,加載壓頭（包括416鋼珠）7,加載橫梁8,載荷傳感器9和測力儀10等組成。該裝置有已粘貼好應(yīng)變片的鋼 梁（其彈性模量E =210GN% ）用來完成純彎 曲梁正應(yīng)變分布規(guī)律試驗。純彎曲梁正應(yīng)變分布規(guī)律試驗純彎曲梁受力狀態(tài)及有關(guān)尺寸見圖2。圖2在梁的純彎曲段內(nèi)已粘貼好兩組應(yīng)變片，每組8片，分別為18號片和1*8*號片，各片距中心層的距離在圖3中已標(biāo)出。當(dāng)梁受力變形后，可由應(yīng)變儀測出每片應(yīng)變片產(chǎn)生的應(yīng)變，這樣就可得到實測的沿梁橫截面高度的正應(yīng)變分布規(guī)

5、律。根據(jù)材料力學(xué)中純彎曲梁的平面假設(shè)，沿梁橫截面高度的正應(yīng)變分布規(guī)律應(yīng)當(dāng)是直線。另外材料力學(xué)中還假設(shè)梁在純彎曲段內(nèi)是單向應(yīng)力狀態(tài)，為此, . . 一 、 . . . * . . 一， 我們在梁的下表面粘貼有與 7號片和7號片垂直. . . . * . . . - - 一 . .的8號片和8號片，當(dāng)梁受力變形后，可測得 q4*和飛，根據(jù)泊松比口 =,可由一或甘縱5 叼算得到國，若用近似等于N時，則證明梁純彎曲段內(nèi)近似于單向應(yīng)力狀態(tài)。圖3.實驗原理梁的純彎曲段內(nèi)，每片應(yīng)變片所處狀態(tài)是單向應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)單向應(yīng)力狀態(tài)的虎克定律:(T = E &可以計算出梁的純彎曲段內(nèi)每片應(yīng)變片所處的應(yīng)力。注：該裝置只

6、允許加4KN載荷，超載會損壞傳感器。實驗二彎曲正應(yīng)力電測實驗實驗?zāi)康?室溫 小組成員（一）實驗?zāi)康模ǘ嶒炑b置與儀器實驗原理實驗記錄表1彎曲正應(yīng)力實驗應(yīng)變片布片位置材料彈性模量E （GPa）高度 h (mm)寬度 b (mm)距離a (mm)應(yīng)變片至中性層的距離（mm）Yi丫2丫3丫6丫7低碳鋼2104020150010102020表2彎曲正應(yīng)力電測實驗數(shù)據(jù)記錄載荷 （N）電阻應(yīng)變儀應(yīng)變讀數(shù)丫1丫2丫3丫6丫7P P& d dd d e dd d e dd d e dd d e d P= 1 = 2= e 3= 6= 7=（四）結(jié)果處理:表3彎曲電測實驗應(yīng)力計算結(jié)果應(yīng)變片號丫1丫2丫3丫6丫

7、7應(yīng)力實驗值（MN/m2）應(yīng)力理論值（MN/m 2）誤差（%）（五）問題討論1、試分析影響測試準(zhǔn)確性的主要因素是什么？2、溫度補(bǔ)償有哪兩種方式？3、在圖中標(biāo)出多點測量時公共補(bǔ)償?shù)慕泳€特點。12345AOAoA。AoAoBOBoB。BoBoCOCoC。CoCoDODoD。DoDo成績教師簽字日期實驗三、彎扭組合主應(yīng)力電測實驗一、實驗?zāi)康?電測法測定 彎扭組合主應(yīng)力大小和方向 。.學(xué)習(xí)電阻應(yīng)變花的應(yīng)用。二、實驗裝置與儀器.彎扭組合實驗裝置。.數(shù)字式電阻應(yīng)變儀。三、實驗裝置與實驗原理.實驗裝置該實驗裝置見圖1,它由薄壁管1 (已粘貼好應(yīng)變片)，扇臂2,鋼索3,傳感器4,加載手輪5, 座體6,數(shù)字測力

8、儀7等組成。試驗時，轉(zhuǎn)動加載手輪，傳感器和薄壁管均受載荷作用。傳感器受 載荷作用后，就有信號輸給數(shù)字測力儀，此時，數(shù)字測力儀顯示的數(shù)字即為作用在扇臂端的載荷值， 扇臂端作用力傳遞至薄壁管上，薄壁管產(chǎn)生彎扭組合變形。薄壁管受彎扭組合變形后，粘貼其上的 應(yīng)變片就有應(yīng)變輸出，用應(yīng)變儀就可以檢測到。薄壁管為鋁合金材料，其彈性模量為E = 70G乂2 ,泊松比0 = 0.33。薄壁管截面尺寸見圖2(a),圖2 (b)為薄壁管受力簡圖和有關(guān)尺寸。本設(shè)備選取I- I截面為測試截面(試驗者也可以選取其它截面)，并取四個被測點，位置見圖 2 (a)所示的A B、C、D,在每個被測點上粘貼一枚 應(yīng)變花(-45。、

9、0。、45。)，如圖3所示，共計12片應(yīng)變片，供不同的實驗選用。該實驗裝置逆 時針為加載，順時針為卸載，最大載荷為400N,超載會損壞薄壁管和傳感器。2.實驗方法與原理指定點主應(yīng)力大小和方向的測定將I - I截面A、B兩點的應(yīng)變片RR,后可測得 A日兩點的應(yīng)變君乂5、%、/5,已知材料的彈性常數(shù)，主應(yīng)力大小和方向可用下式計算主應(yīng)力大小tg 2 二主應(yīng)力方向式中835、名0、名45分別表示與薄壁管軸線成-45、0、450方向上的應(yīng)變。實驗三、彎扭組合主應(yīng)力電測實驗實驗日期： 室溫 小組成員(一) 實驗?zāi)康?二)實驗裝置與儀器(三)實驗原理(四)實驗記錄表1彎扭組合實驗試件原始尺寸材料彈性模量E

10、(GPa)泊松比外圓直徑D(mm)內(nèi)圓直徑d(mm)扇形臂Lo(mm)測點距離L (mm)700. 334034200300表2 A、B、C、D各點組合變形實驗記錄載荷 (N)讀數(shù)應(yīng)變 d (科& )ABP P8 -450& O& +4508 -450& O& +450 d=載荷 （N）讀數(shù)應(yīng)變 d （科& ）CDP P8 -450 O08 +450 -450 O08 +450 d=（五）結(jié)果處理表3 A、B、C、D各點數(shù)據(jù)計算結(jié)果主應(yīng)力值（MN/m 2）實驗值理論值誤差（）CT2ABCDABCDABCD(T 2（六）問題討論.二向應(yīng)力狀態(tài)下，主應(yīng)力方向已知的情況時用 測定主應(yīng)變，其布片位置沿

11、 方向。.二向應(yīng)力狀態(tài)下，主應(yīng)力方向未知時用 首先測量出 方向的線應(yīng)變，然后按 公式，計算 的大小及方向。成績教師簽字日期實驗四、疊梁、復(fù)合梁正應(yīng)力分布規(guī)律實驗一、實驗?zāi)康?用電測法測定疊梁、復(fù)合梁在純彎曲受力狀態(tài)下，沿其橫截面高度的正應(yīng)變（正應(yīng)力）分布 規(guī)律；.推導(dǎo)疊梁、復(fù)合梁的正應(yīng)力計算公式。 二、實驗儀器和設(shè)備.純彎曲梁實驗裝置一臺（純彎曲梁換成疊梁或復(fù)合梁）；. YJ-4501A靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀一臺；三、實驗原理和方法疊梁、復(fù)合梁實驗裝置與純彎曲梁實驗裝置相同，只是將純彎曲梁換成疊梁或復(fù)合梁，疊梁和復(fù)合梁所用材料分別為鋁梁和鋼梁，其彈性模量分別為E=70GN/m2和E=210GN/m

12、2。疊梁、復(fù)合梁受力狀態(tài)和應(yīng)變片粘貼位置如圖 1所示，共12個應(yīng)變片。疊梁、復(fù)合梁受力簡圖如圖 2所示，由材料力學(xué)可知圖2疊梁橫截面彎矩：M=M 1+M 21 _ M1EilziM2ME2I Z2Eilzi E2I Z2Izi為疊梁1截面對Zi軸的慣性距；IZ2為疊梁2截面對Z2軸的慣性距。因此，可得到疊梁I和疊梁n正應(yīng)力計算公式分別為Ei M iYiEi1 ZiE21 Z2匚丫2-2 = E，一=Ei 1 Z iE2 1 Z2Zi軸的距離;Z2軸的距離。式中Yi疊梁I上測點距Y2疊梁n上測點距復(fù)合梁 設(shè)：E2 /日=ni _ MEi1 Zi E2 1 Z2Izi為梁i截面對中性Z軸的慣性距;

13、 lZ2為梁2截面對中性Z軸的慣性距。中性軸位置的偏移量為:h(n -i)2(n i)因此，可得到復(fù)合梁I和復(fù)合梁n正應(yīng)力計算公式分別為_ YEiMY_ YE2MY二i -Ei -=-2 V E2 =二 :EiIzi E2IZ2:EiIzi E2IZ2在疊梁或復(fù)合梁的純彎曲段內(nèi)，沿疊梁或復(fù)合梁的橫截面高度已粘貼一組應(yīng)變片，見圖io當(dāng)梁受載后，可由應(yīng)變儀測得每片應(yīng)變片的應(yīng)變，即得到實測的沿疊梁或復(fù)合梁橫截面高度的應(yīng)變分布規(guī)律，由單向應(yīng)力狀態(tài)的虎克定律公式仃=E,可求出應(yīng)力實驗值。應(yīng)力實驗值與應(yīng)力理論值進(jìn)行比較，以驗證疊梁、復(fù)合梁的正應(yīng)力計算公式。四、實驗步驟.疊梁、復(fù)合梁的單梁截面寬度b=20m

14、m,高度 h=20mm,載荷作用點到梁支點距離c=i50mm 。.將載荷傳感器與測力儀連接，接通測力儀電源，將測力儀開關(guān)置開。.將梁上應(yīng)變片的公共線接至應(yīng)變儀背面B點的任一通道上，其它接至相應(yīng)序號通道的A點上，公共補(bǔ)償片接在 0通道的B、C上。4.實驗：疊梁實驗a.本實驗取初始載荷 P0=0.5KN (500N), Pmax=2.5KN(4500N) , A P=0.5KN(500N),共分四次 加載；b.加初始載荷0.5KN(500N),將各通道初始應(yīng)變均置零；c.逐級加載，記錄各級載荷作用下每片應(yīng)變片的讀數(shù)應(yīng)變。 復(fù)合梁實驗a. 本實驗取初始載荷 P0=0.5KN (500N), Pmax

15、=4.5KN(4500N) , A P=iKN(i000N),共分四次 加載；b.加初始載荷0.5KN(500N),將各通道初始應(yīng)變均置零；c.逐級加載，記錄各級載荷作用下每片應(yīng)變片的讀數(shù)應(yīng)變五、實驗結(jié)果的處理.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算各點的平均應(yīng)變，求出各點的實驗應(yīng)力值， 并計算出各點的理論應(yīng)力值；計算實驗應(yīng)力值與理論應(yīng)力值的相對誤差。.按同一比例分別畫出各點應(yīng)力的實驗值和理論值沿橫截面高度的分布曲線，將兩者進(jìn)行比較，如果兩者接近，說明疊梁、復(fù)合梁的正應(yīng)力計算公式成立。六、思考題.如何理解疊梁中各梁受力大小與其抗彎剛度EI有關(guān)；.復(fù)合梁中性層為何偏移？如何理解復(fù)合梁實驗中出現(xiàn)兩個中性層；.比較疊梁、

16、復(fù)合梁應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律；.推導(dǎo)疊梁和復(fù)合梁橫截面應(yīng)力應(yīng)變計算公式。實驗記錄和計算可參考表 1、表2、表3。實驗四 疊梁、復(fù)合梁正應(yīng)力分布規(guī)律實驗實驗?zāi)康?室溫 小組成員（一）實驗?zāi)康模ǘ嶒炑b置與儀器（三）實驗原理（四）實驗記錄表116號應(yīng)變片至中性層的距離（mm）YiY2Y3Y4Y5Y6不變片載荷 、123456P(KN)?P(KN)(八:? &()(? &(V? &()(g ? &) (g (? &)(g e)(g e? &)(? 8均()L )變片、弋 載荷、,1*2*3*4*5*6*P(KN)?P(KN)(八:? &()(? &(V? &()(g ? &) (g (? &)(R )

17、(R ? &)(? e均()1 )實驗項目信息卡實驗項目名稱電測法測定彈性模量E、科實驗指導(dǎo)教師姓名華珍，張東煥， 賀光宗職 稱高級實驗 師，副教 授，助教實驗項目內(nèi)容及創(chuàng)新點：通過本次實驗(1)測定材料的彈性模量 E和泊松比科；(2)驗證胡克定律；(3) 了解用電阻應(yīng)變片測量應(yīng)變的原理；(4)熟悉電阻應(yīng)變儀的使用，掌握應(yīng)變片在測量電橋中的各種接線方法；(5)學(xué)習(xí)用最小二乘法處理實驗數(shù)據(jù)。實驗主要步驟：.在試件上粘貼應(yīng)變片；.安裝試件，調(diào)試實驗裝置；.連接靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；.施加載荷，采集數(shù)據(jù)。主要實驗儀器設(shè)備名稱實驗地點(樓號房間號)實驗聯(lián)系人及電話彎曲梁實驗裝置12號樓3232786930電

18、阻應(yīng)變儀12號樓3232786930開放時間每周4學(xué)時；第五周開課至本模塊結(jié)束，每周一至周五7, 8節(jié)學(xué)院(教學(xué)部)名稱：力學(xué)實驗教學(xué)中心實驗室名稱：電測實驗一室填表人：賀光宗審核人：華珍注：本表是實驗教學(xué)大綱的內(nèi)容之一，實驗室應(yīng)有單獨的項目卡片填表人：賀光宗注：本表是實驗教學(xué)大綱的內(nèi)容之一，實驗室應(yīng)有單獨的項目卡片實驗項目信息卡實驗項目名稱純彎曲正應(yīng)力電 測實驗指導(dǎo)教師姓名華珍，張東煥， 賀光宗職 稱高級實驗師， 副教授，助教,助教實驗項目內(nèi)容及創(chuàng)新點：通過本次實驗(1)測定梁純彎曲時沿其橫截面高度的正應(yīng)變(正應(yīng)力)分布規(guī)律；(2)驗證純彎曲梁的正應(yīng)力計算公式；(3)進(jìn)一步了解用電阻應(yīng)變片測

19、量應(yīng)變的原理；(4)熟悉電阻應(yīng)變儀的使用，進(jìn)一步掌握應(yīng)變片在測量電橋中的各種接線方法。實驗主要步驟：.在試件上粘貼應(yīng)變片；.安裝試件，調(diào)試實驗裝置；.連接、調(diào)試靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；.施加載荷，采集數(shù)據(jù)。主要實驗儀器設(shè)備名稱實驗地點(樓號房間號)實驗聯(lián)系人及電話彎曲梁實驗裝置12號樓3232786930電阻應(yīng)變儀12號樓3232786930開放時間每周4學(xué)時；第五周開課至本模塊結(jié)束，每周一至周五7, 8節(jié)學(xué)院(教學(xué)部)名稱：力學(xué)實驗教學(xué)中心實驗室名稱：電測實驗一室審核人：華珍填表人：賀光宗注：本表是實驗教學(xué)大綱的內(nèi)容之一，實驗室應(yīng)有單獨的項目卡片實驗項目信息卡實驗項目名稱彎扭組合主應(yīng)力 電測實驗指導(dǎo)教師姓名華珍，張東煥， 賀光宗職 稱高級實驗 師，副教 授，助教實驗項目內(nèi)容及創(chuàng)新點：通過本次實驗(1)測定半囿應(yīng)力狀態(tài)卜主應(yīng)力的大小及方1可，并與理論值進(jìn)行比較；(2)測量彎扭組合變形桿件中分別由彎矩、剪力和扭矩所引起的應(yīng)力，并確定內(nèi)里 分