課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃學(xué)時(shí)比

如有幫助，歡迎下載支持前 言一、課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃學(xué)時(shí)比機(jī)類、光電類： 72/8 ；非機(jī)類： 56/8二、適用專業(yè)機(jī)類、光電類、非機(jī)類三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮突疽?、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟牧狭W(xué)實(shí)驗(yàn)是高等工科院校機(jī)械類、近機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修課程，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后，首先受到的工程中力學(xué)問(wèn)題測(cè)試、分析方法和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)材料力學(xué)有關(guān)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，理解和對(duì)材料力學(xué)課程的興趣，驗(yàn)證力學(xué)知識(shí)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，正確進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)和處理數(shù)據(jù)。要求學(xué)生能將理論聯(lián)系工程實(shí)際中的力學(xué)問(wèn)題，對(duì)提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰团囵B(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)具有非常重要的意義2、實(shí)驗(yàn)基本要求：1）能夠自行完成預(yù)習(xí)，閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，撰寫報(bào)告。2）能夠調(diào)整常用力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，能夠借助教材或儀器說(shuō)明書正確使用常用儀器，并基本掌握常用的操作技術(shù)3）學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，在教師的指導(dǎo)下自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)題目可以在實(shí)驗(yàn)題目明細(xì)中選擇，也可以自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目和內(nèi)容。四、書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告是以書面形式匯報(bào)整個(gè)實(shí)驗(yàn)成果，是實(shí)驗(yàn)資料的總結(jié)，也是評(píng)定實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的依據(jù)。要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。應(yīng)按時(shí)、認(rèn)真書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。一份好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，應(yīng)達(dá)到記載清楚，數(shù)據(jù)完整，圖表齊全，計(jì)算無(wú)誤，結(jié)論明確，文字簡(jiǎn)練，字體工整。要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析并回答指定的思考題。如有幫助，歡迎下載支持實(shí)驗(yàn)一 拉、壓實(shí)驗(yàn)拉伸試驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅海ㄒ唬┠康?．測(cè)定低碳鋼的屈服極限 σS,強(qiáng)度極限 b、延伸率 ,截面收縮率2．測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限 b,觀察上述兩種材料的拉伸和破壞現(xiàn)象 ,繪制拉伸時(shí)的 P- l曲線。（二）要求1．復(fù)習(xí)講課中有關(guān)材料拉伸時(shí)力學(xué)性能的內(nèi)容 ;閱讀本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)設(shè)備中介紹萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造原理、操作方法、注意事項(xiàng) ,以及有關(guān)千分表和卡尺的使用方法。2．預(yù)習(xí)時(shí)思考下列問(wèn)題 :本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和目的是什么 ?低碳鋼在拉伸過(guò)程中可分哪幾個(gè)階段,各階段有何特征?試驗(yàn)前、試驗(yàn)中、試驗(yàn)后需要測(cè)量和記錄哪些數(shù)據(jù)?使用液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)有哪些注意事項(xiàng)?二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1．萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)2．千分尺和游標(biāo)卡尺。3．低碳鋼和鑄鐵圓形截面試件。三、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容：（一）步驟1．取表距 L=100mm.畫線2．取上,中,下三點(diǎn),沿垂直方向測(cè)量直徑 .取平均值3．實(shí)驗(yàn)機(jī)指針調(diào)零 .4．緩慢加載,讀出 Ps.Pb.觀察屈服及頸縮現(xiàn)象 ,觀察是否出現(xiàn)滑移線 .5．測(cè)量低碳鋼斷裂后標(biāo)距長(zhǎng)度 l1,頸縮處最小直徑 d1（二） 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：低碳鋼試件試件實(shí)驗(yàn)前初始標(biāo)距l(xiāng)0(mm)

實(shí)驗(yàn)后斷裂后標(biāo)距l(xiāng)1(mm)

(2)計(jì)算結(jié)果屈直徑d0(mm)

上中下

最小直徑d1(mm)

服荷載Ps=極初始截面面積 A0(mm2)屈服極限 s=Ps/A0

斷口處截面面積 A1(mm2)

限荷載Pb=如有幫助，歡迎下載支持強(qiáng)度極限b=Pb/A0延伸率=(l1-l0)/l0*100%截面收縮率=(A0-A1)/A0*100%繪制低碳鋼P(yáng)~l曲線2.鑄鐵的實(shí)驗(yàn)記錄.實(shí)驗(yàn)前

實(shí)驗(yàn)后直徑

d0(mm)

斷裂后直徑

d1

(mm)最大荷載Pb=強(qiáng)度極限b=Pb/A0壓縮實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅海ㄒ唬┠康?．測(cè)定低碳鋼的屈服極限 σS。鑄鐵的強(qiáng)度極限 σb。2．觀察鑄鐵在壓縮時(shí)的破壞現(xiàn)象。（二）要求1．復(fù)習(xí)講課中有關(guān)材料壓縮時(shí)力學(xué)性能的內(nèi)容 :閱讀本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。2．拉伸和壓縮時(shí)低碳鋼的屈服點(diǎn)是否相同 ?鑄鐵的強(qiáng)度極限是否相同 ?二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具：1．萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)2．卡尺及千分尺3．低碳鋼及鑄鐵試件三、 實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)四、 實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容：（一）步驟1．測(cè)量試件直徑。2．選擇試驗(yàn)機(jī)加載范圍。3．緩慢均勻加載。（二） 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容試

件

實(shí)驗(yàn)記錄低碳鋼試件

鑄鐵

試件高 度

h(mm)截面直徑 d0(mm)截面面積 A0(mm0低碳鋼試件屈服載荷 PS= （KＮ）鑄鐵試件的最大載荷低碳鋼的屈服極限鑄鐵的強(qiáng)度極限（三）結(jié)果分析：

如有幫助，歡迎下載支持Pb= （ＫＮ）σS=PS/A0 = （MPa）σb=Pb/A0 = (MPa)1．繪出兩種材料的Ｐ－ Ｌ曲線。2．繪出兩種材料的變形和斷口形狀五、 思考題1．低碳鋼拉伸曲線可分為幾個(gè)階段 ?每個(gè)階段力和變形有什么關(guān)系 ?2．低碳鋼和鑄鐵兩種材料斷口有什么不同？并分析引起破壞的原因？3．為什么試樣要采用標(biāo)準(zhǔn)試樣？4．鑄鐵試樣在拉伸、壓縮時(shí)破壞斷面有何特征？是什么應(yīng)力引起的？5．比較低碳鋼拉伸和壓縮的屈服極限σS。6．比較鑄鐵拉伸與壓縮的強(qiáng)度極限σS。如有幫助，歡迎下載支持實(shí)驗(yàn)二扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅海ㄒ唬┠康?．測(cè)定低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械性能，求得低碳鋼的剪切屈服極限τs，剪切強(qiáng)度極限τb,鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限τb。2．觀察兩種材料的扭轉(zhuǎn)和破壞現(xiàn)象，分析破壞原因。（二）要求1．復(fù)習(xí)講課中有關(guān)桿件扭轉(zhuǎn)的內(nèi)容；閱讀本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹中扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造原理、操作方法及注意事項(xiàng)。2．圓桿扭轉(zhuǎn)時(shí),橫截面上有什么應(yīng)力？與軸線成 450的截面上有什么應(yīng)力 ?二、實(shí)驗(yàn)的設(shè)備和工具：1．扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)。2．千分尺和卡尺。3．低碳鋼和鑄鐵圓形截面試件。三、 實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容：（一）步驟1．測(cè)量試件直徑。在標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)測(cè)量三處，每處在兩個(gè)相互垂直的方向各測(cè)量一次并取其算數(shù)平均值，采用三個(gè)數(shù)值中的最小值為計(jì)算直徑d0。2．安裝試件，指針調(diào)零，調(diào)整好自動(dòng)繪圖裝置。3．試驗(yàn)時(shí)緩慢加載，觀察屈服現(xiàn)象，記錄屈服扭矩MS的數(shù)值，最大扭矩Mb的數(shù)值,觀察斷口形狀。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．?dāng)?shù)據(jù)記錄：試件低碳鋼鑄鐵直徑d0(mm)標(biāo)距L0(mm)3/16抗扭截面系數(shù)Wp=πd0屈服扭矩MS=(N.m)屈服應(yīng)力τS=3MS/4Wp(MPa)破壞時(shí)的扭矩Mb=強(qiáng)度極限低碳鋼鑄鐵總扭轉(zhuǎn)角φ=單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角θ=φ/L

(N.m)b=3Mb/4Wpb=Mb/Wp(o/mm)2．繪出兩種材料的抗扭圖及試件斷裂后的形狀。五、 思考題如有幫助，歡迎下載支持1．比較低碳鋼的拉伸和扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，從進(jìn)入塑性變形階段到破壞的全過(guò)程，兩者有什么明顯的差別。2．根據(jù)低碳鋼、鑄鐵扭轉(zhuǎn)試樣的斷斷口形式，分析其破壞原因。如有幫助，歡迎下載支持實(shí)驗(yàn)三 材料彈性模量 E和泊松比 μ的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ㄒ唬┠康?．測(cè)定常用金屬材料的彈性模量 E和泊松比 μ。2．驗(yàn)證胡克（Hooke）定律（二）要求1．復(fù)習(xí)講課中有關(guān)材料拉伸時(shí)的內(nèi)容；閱讀本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹中介紹力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀和組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中拉伸裝置的原理、操作方法、注意事項(xiàng)。2．熟悉電橋電路及組橋方式。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和工具1．組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中拉伸裝置2．力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀3．游標(biāo)卡尺、鋼板尺四、實(shí)驗(yàn)原理和方法試件采用矩形截面試件，電阻應(yīng)變片布片方式如圖 3-4。在試件中央截面上，沿前后兩面的軸線方向分別對(duì)稱的貼一對(duì)軸向應(yīng)變片R1、R1′和一對(duì)橫向應(yīng)變片R2、R2′，以測(cè)量軸向應(yīng)變?chǔ)藕蜋M向應(yīng)變?chǔ)拧洹PR1R1′R1RRR2R2′R2bh補(bǔ)償塊P P圖3-4拉伸試件及布片圖彈性模量E的測(cè)定由于實(shí)驗(yàn)裝置和安裝初始狀態(tài)的不穩(wěn)定性，拉伸曲線的初始階段往往是非線性的。為了盡可能減小測(cè)量誤差，實(shí)驗(yàn)宜從一初載荷P0（P0≠0）開(kāi)始，采用增量法，分級(jí)加載，分別測(cè)量在各相同載荷增量△P作用下，產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)隽俊鳓?，并求出△ε的平均值。設(shè)試件初始橫截面面積為A0，又因ε=△l/l，則有上式即為增量法測(cè) E的計(jì)算公式。式中 A0 —試件截面面積— 軸向應(yīng)變?cè)隽康钠骄涤蒙鲜霭逶嚰y(cè)E時(shí)，合理地選擇組橋方式可有效地提高測(cè)試靈敏度和實(shí)驗(yàn)效率。組橋采用相對(duì)橋臂測(cè)量（圖3-5）R1或R2ˊBR如有幫助，歡迎下載支持工作片UUBDAC補(bǔ)償片或R2ˊR1或RDR圖3－5組橋方式E2將兩軸向應(yīng)變片分別接在電橋的相對(duì)兩臂（AB、CD），兩溫度補(bǔ)償片接在相對(duì)橋臂（BC、DA），偏心彎曲的影響可自動(dòng)消除。根據(jù)橋路原理測(cè)量靈敏度提高2倍。便可求得泊松比五、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。測(cè)量試件尺寸。在試件標(biāo)距范圍內(nèi)，測(cè)量試件三個(gè)橫截面尺寸，取三處橫截面面積的平均值作為試件的橫截面面積A0。見(jiàn)附表12.擬訂加載方案。先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10%Pmax左右），估算Pmax（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍 Pmax≤5000N），分4～6級(jí)加載。根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。5.按實(shí)驗(yàn)要求接好線（為提高測(cè)試精度建議采用圖 3－5d所示相對(duì)橋臂測(cè)量方法） ，調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。6.加載。均勻緩慢加載至初載荷 P0，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載， 每增加一級(jí)載荷， 依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值 εd和εdˊ，直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。見(jiàn)附表 27.作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）試件厚度h（mm）寬度b（mm）橫截面面積A0=bh（mm2）截面Ⅰ截面Ⅱ截面Ⅲ平均彈性模量E=210GPa泊松比μ=0.26附表2（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷P100015002000250030003500（N）△P500500500500500縱向εd應(yīng)變?chǔ)舙讀數(shù)△εpμε如有幫助，歡迎下載支持橫 向 εdˊ應(yīng) 變 εpˊ讀 數(shù) △εpˊμε △εˊ六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理彈性模量計(jì)算泊松比計(jì)算七、思考題分析縱、橫向應(yīng)變片粘貼不準(zhǔn)，對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的E實(shí)、μ實(shí)值與已知E理、μ理值作對(duì)比，分析誤差原因。采用什么措施可消除偏心彎曲的影響？實(shí)驗(yàn)四 純彎曲梁的正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ㄒ唬┠康?．測(cè)定梁在純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力大小和分布規(guī)律2．驗(yàn)證純彎曲梁的正應(yīng)力計(jì)算公式（二）要求1．講課中有關(guān)彎曲應(yīng)力的內(nèi)容；閱讀本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備中介紹實(shí)驗(yàn)臺(tái)中純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置。2．熟悉電橋電路及組橋方式。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和工具1．實(shí)驗(yàn)臺(tái)中純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置2．應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀3．游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)原理及方法在純彎曲條件下，根據(jù)平面假設(shè)和縱向纖維間無(wú)擠壓的假設(shè)，可得到梁橫截面上任一點(diǎn)的正應(yīng)力，計(jì)算公式為式中M為彎矩，Iz為橫截面對(duì)中性軸的慣性矩； y為所求應(yīng)力點(diǎn)至中性軸的距離。為了測(cè)量梁在純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律，在梁的純彎曲段沿梁側(cè)面不同高度，平行于軸線貼有應(yīng)變片（如圖 3-1）?！鱌/2 △P/2#1#2h3##4如有幫助，歡迎下載支持a#ab5L圖3-1應(yīng)變片在梁中的位置實(shí)驗(yàn)可采用半橋單臂、公共補(bǔ)償、多點(diǎn)測(cè)量方法。加載采用增量法，即每增加等量的載荷△P，測(cè)出各點(diǎn)的應(yīng)變?cè)隽俊鳓牛缓蠓謩e取各點(diǎn)應(yīng)變?cè)隽康钠骄怠鳓艑?shí)i，依次求出各點(diǎn)的應(yīng)變?cè)隽繉?shí)測(cè)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值進(jìn)行比較，以驗(yàn)證彎曲正應(yīng)力公式。五、實(shí)驗(yàn)步驟1．測(cè)量矩形截面梁的寬度b和高度h、載荷作用點(diǎn)到梁支點(diǎn)距離a及各應(yīng)變片到中性層的距離yi。見(jiàn)附表12．加載方案。先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10％Pmax左右），估算Pmax（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍Pmax≤4000N），分4～6級(jí)加載。3．按實(shí)驗(yàn)要求接好線，調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。（1）加載。均勻緩慢加載至初載荷 P0，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值 ε，i直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。見(jiàn)附表 2（2）做完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）應(yīng)變片至性層距離(mm)梁的尺寸和有關(guān)參數(shù)Y1－20寬度b=20mmY2－10高度h=40mmY30跨度L=600mmY410載荷距離a=125mmY520彈性模量E=210GPa泊松比μ=0.26慣性矩Iz=bh3/12=1.067×10-7m4載P50010001500200025003000荷△P500500500500500N各1εP測(cè)△εP點(diǎn)△ε1電2εP阻△εP應(yīng)△ε2變3εP儀 △εP

附表2（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）讀 △ε3如有幫助，歡迎下載支持?jǐn)?shù) 4 εPμε △εP△ε4εP△εP△ε5六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1．實(shí)驗(yàn)值計(jì)算根據(jù)測(cè)得的各點(diǎn)應(yīng)變值εi求出應(yīng)變?cè)隽科骄礽，代入胡克定律計(jì)算各點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)力值，因1με=10-6ε，所以各點(diǎn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算：2．理論值計(jì)算載荷增量△P=500N彎距增量△M=△P·a/2=31.25N·m各點(diǎn)理論值計(jì)算：3．繪出實(shí)驗(yàn)應(yīng)力值和理論應(yīng)力值的分布圖分別以橫坐標(biāo)軸表示各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力σi實(shí)和σi理，以縱坐標(biāo)軸表示各測(cè)點(diǎn)距梁中性層位置 yi，選用合適的比例繪出應(yīng)力分布圖。實(shí)驗(yàn)值與理論值的比較測(cè) 點(diǎn) 理論值σi理 （MPa） 實(shí)際值σi實(shí)（MPa） 相對(duì)誤差12345七、思考題影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素是什么？2. 彎曲正應(yīng)力的大小是否受彈性模量 E的影響？實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有考慮梁的自重，會(huì)引起誤差嗎？為什么？梁彎曲的正應(yīng)力公式并未涉及材料的彈性模量E，而實(shí)測(cè)應(yīng)力值的計(jì)算卻用上了彈性模量E，為什么？如有幫助，歡迎下載支持實(shí)驗(yàn)五 組合變形單一力素測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ㄒ唬┠康睦帽”趫@筒彎扭組合變形裝置，設(shè)計(jì)出不同的半橋、全橋法，進(jìn)行消扭測(cè)彎，消彎測(cè)扭。通過(guò)本試驗(yàn)，使學(xué)生掌握利用橋路不同接法測(cè)量某一力素的方法，提高學(xué)生對(duì)組合變形內(nèi)力、應(yīng)力分量計(jì)算、測(cè)試的能力。（二）要求1．講課中有關(guān)組合變形的內(nèi)容；閱讀本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備中介紹實(shí)驗(yàn)臺(tái)中彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置。2．熟悉各種組橋方式二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：綜合性實(shí)驗(yàn)四、知識(shí)點(diǎn)：平面二向應(yīng)力狀態(tài)理論，平面彎曲、圓軸扭轉(zhuǎn)理論。五、實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容1．測(cè)定彎矩如圖（5-2）所示，薄壁圓筒雖為彎扭組合變形，但 m和mˊ兩點(diǎn)沿 X方向只有因彎曲引起的拉伸和壓縮應(yīng)變，且兩應(yīng)變等值異號(hào)。因此將 m和mˊ兩點(diǎn)應(yīng)變片 b和bˊ，采用半橋鄰臂方式組橋測(cè)量，即可得到 m、m′兩點(diǎn)由彎矩引起的軸向應(yīng)變 εM，則截面m-m′的彎矩實(shí)驗(yàn)值為薄壁圓筒簡(jiǎn)圖（圖 5-1） 45o直角應(yīng)變花（圖 5-2）橋路采用半橋鄰臂測(cè)量工作片 機(jī)內(nèi)電阻組橋方式（圖 5-3）將m、mˊ兩點(diǎn)的應(yīng)變片 b和bˊ分別接在電橋的半橋鄰兩臂（分別接在相鄰橋臂（ CD、AD），扭轉(zhuǎn)影響將可自動(dòng)消除。根據(jù)橋路原理

AB、BC），兩機(jī)內(nèi)電阻d=2εM提高測(cè)試靈敏度

2倍。2、測(cè)定扭矩當(dāng)薄壁圓筒受純扭轉(zhuǎn)時(shí)， m和m′兩點(diǎn)45°方向和-45°方向的應(yīng)變片都是沿主應(yīng)力方向。且主應(yīng)力 σ1和σ3數(shù)值相等符號(hào)相反。因此，采用全橋方式組橋測(cè)量（ εd=4εp），可得到m和m′兩點(diǎn)由扭矩引起的主應(yīng)變 εn。因扭轉(zhuǎn)時(shí)主應(yīng)力 σ1和剪應(yīng)力τ相等。則可得到截面m-m′的扭矩實(shí)驗(yàn)值為如有幫助，歡迎下載支持橋路采用全橋測(cè)量（圖 5-4）0機(jī)內(nèi)電阻接在相對(duì)橋臂（ BC、AD），彎曲影響將可自動(dòng)消除。組橋方式（圖 5-4）

（AB、CD），六、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。測(cè)量試件尺寸、加力臂的長(zhǎng)度和測(cè)點(diǎn)距力臂的距離，確定試件有關(guān)參數(shù)。附表1將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按不同測(cè)試要求接到儀器上，組成不同的測(cè)量電橋。調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。（1）測(cè)定彎矩：將m和mˊ兩點(diǎn)的b和bˊ兩只應(yīng)變片按半橋鄰臂(εd=2εp)組成測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)量。附表2（2）測(cè)定扭矩：將m和mˊ兩點(diǎn)的a、c和aˊ、cˊ四只應(yīng)變片按全橋方式（εd=4εp）組成測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)量。附表34.擬訂加載方案。先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10％Pmax左右），估算Pmax（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍Pmax≤700N），分4～6級(jí)加載。5．根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。6．加載。均勻緩慢加載至初載荷 P0，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。8．實(shí)驗(yàn)裝置中，圓筒的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動(dòng)圓筒的自由端和力臂。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）附圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計(jì)算長(zhǎng)度L=mm彈性模量E=210GPa表2（外徑D=40mm泊松比μ=0.26實(shí)內(nèi)徑d=35mm電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.06驗(yàn)扇臂長(zhǎng)度a=mm數(shù)據(jù)）m-mˊ截面彎距應(yīng)變載荷P100200300400500600（N）△P100100100100100應(yīng)變儀εd讀數(shù)彎矩εεpμεM△ε平均值附表3（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）m-mˊ截面扭矩應(yīng)變?nèi)缬袔椭?，歡迎下載支持載荷P100200300400500600（N）△P100100100100100應(yīng)變儀εd讀數(shù)扭矩εεpμεn△ε平均值七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理彎矩及扭矩實(shí)測(cè)值計(jì)算:彎曲應(yīng)力 M E M剪應(yīng)力n1En(1)MEED4d4彎矩MWZ32D扭矩2.理論計(jì)算值計(jì)算:彎矩M=△P·L扭矩Mn=△P·a實(shí)驗(yàn)值與理論值比較m-mˊ截面彎矩和扭矩比較內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)值 理論值 相對(duì)誤差/%M/N·mMn/N·m八、思考題測(cè)量單一內(nèi)力分量引起的應(yīng)變，可以采用那幾種橋路接線法？主應(yīng)力測(cè)量中，45o直角應(yīng)變花是否可沿任意方向粘貼？對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析討論，誤差的主要原因是什么？如有幫助，歡迎下載支持實(shí)驗(yàn)六 薄壁圓筒在彎扭組合變形下主應(yīng)力測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠秒姕y(cè)法測(cè)定平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的大小及方向，并與理論值進(jìn)行比較。進(jìn)一步掌握電測(cè)法二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和工具組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)四、知識(shí)點(diǎn)平面二向應(yīng)力理論五、實(shí)驗(yàn)原理和方法薄壁圓筒受彎扭組合作用，使圓筒發(fā)生組合變形，圓筒的m點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)（圖3-2）。在m點(diǎn)單元體上作用有由彎矩引起的正應(yīng)力σx,由扭矩引起的剪應(yīng)力τn，主應(yīng)力是一對(duì)拉應(yīng)力σ1和一對(duì)壓應(yīng)力σ3,單元體上的正應(yīng)力σx和剪應(yīng)力τn可按下式計(jì)算式中M—彎矩，M=P·LMn—扭矩，Mn=P·aWz—抗彎截面模量，對(duì)空心圓筒：WZD3[1(d)4]32DWT—抗扭截面模量，對(duì)空心圓筒：WTD3[1(d)4]16D由二向應(yīng)力狀態(tài)分析可得到主應(yīng)力及其方向Lσ3σ1amτn·BmAmˊτnPσ1σ3圖3-2圓筒m點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)本實(shí)驗(yàn)裝置采用的是450直角應(yīng)變花，在m、mˊ點(diǎn)各貼一組應(yīng)變花（如圖3-3所示），應(yīng)變花上三個(gè)應(yīng)變片的α角分別為-450、00、450，該點(diǎn)主應(yīng)力和主方向ε45o y如有幫助，歡迎下載支持c(a′)ε0ob(bˊ)mxmˊa(c′)ε-45o圖3-3測(cè)點(diǎn)應(yīng)變花布置圖六、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：a：半橋接法單臂工作，溫度互補(bǔ)b：半橋接法鄰臂工作，溫度互補(bǔ)c：全橋接法對(duì)臂工作，溫度互補(bǔ)d：半橋接法雙臂工作，溫度互補(bǔ)七、實(shí)驗(yàn)步驟：1.設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格2．測(cè)量試件尺寸、加力臂的長(zhǎng)度和測(cè)點(diǎn)距力臂的距離，確定試件有關(guān)參數(shù)。附表 1將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按不同測(cè)試要求接到儀器上，組成不同的測(cè)量電橋。調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。3.加載方案。先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10％Pmax左右），估算Pmax（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍Pmax≤700N），分4～6級(jí)加載。4．根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。5．加載。均勻緩慢加載至初載荷 P0，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。6．作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。7．實(shí)驗(yàn)裝置中，圓筒的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動(dòng)圓筒的自由端和力臂。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)附計(jì)算長(zhǎng)度L=mm彈性模量E=210GPa表2外徑D=40mm泊松比μ=0.26（內(nèi)徑d=35mm電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.06實(shí)扇臂長(zhǎng)度a=mm驗(yàn)數(shù)據(jù)）m點(diǎn)三個(gè)方向線應(yīng)變載荷P70140210280350420（N）△P7070707070電ε阻45°△ε應(yīng)平均值變0ε如有幫助，歡迎下載支持儀△ε讀平均值數(shù)ε-45°△ε平均值八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1．主應(yīng)力及方向m或mˊ點(diǎn)實(shí)測(cè)值主應(yīng)力及方向計(jì)算：m或m′理論值主應(yīng)力及方向計(jì)算：2.實(shí)驗(yàn)值與理論值比較m或mˊ點(diǎn)主應(yīng)力及方向比較內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)值

理論值

相對(duì)誤差

/%m點(diǎn)

σ1/MPaσ3/MPaα0 /（°）mˊ點(diǎn)

σ1/MPa3/MPaα0 /（°）九、思考題1．測(cè)量單一內(nèi)力分量引起的應(yīng)變，可以采用那幾種橋路接線法？2．主應(yīng)力測(cè)量中， 45o直角應(yīng)變花是否可沿任意方向粘貼？3．對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析討論，誤差的主要原因是什么如有幫助，歡迎下載支持實(shí)驗(yàn)七 偏心拉伸實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ㄒ唬┠康臏y(cè)定偏心拉伸時(shí)最大正應(yīng)力，驗(yàn)證迭加原理的正確性。分別測(cè)定偏心拉伸時(shí)由拉力和彎矩所產(chǎn)生的應(yīng)力。測(cè)定偏心距。測(cè)定彈性模量E。（二）要求1．講課中有關(guān)偏心拉伸的內(nèi)容；閱讀本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備中介紹實(shí)驗(yàn)臺(tái)拉伸部件2．熟悉電橋電路及各種組橋方式二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與工具組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)拉伸部件力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)原理和方法偏心拉伸試件，在外載荷作用下，其軸力N=P，彎矩M=P·e，其中e為偏心距。根據(jù)迭加原理，得橫截面上的應(yīng)力為單向應(yīng)力狀態(tài)，其理論計(jì)算公式為拉伸應(yīng)力和彎矩正應(yīng)力的代數(shù)和。即偏心拉伸試件及應(yīng)變片的布置方法如圖 3-5，R1和R2分別為試件兩側(cè)上的兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)。則式中： P—軸力引起的拉伸應(yīng)變—彎矩引起的應(yīng)變根據(jù)橋路原理，采用不同的組橋方式，即可分別測(cè)出與軸向力及彎矩有關(guān)的應(yīng)變值。從而進(jìn)一步求得彈性模量 E、偏心距 e、最大正應(yīng)力和分別由軸力、彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力?？芍苯硬捎冒霕騿伪鄯绞綔y(cè)出 R1和R2受力產(chǎn)生的應(yīng)變值 ε1和ε2，通過(guò)上述兩式算出軸力引起的拉伸應(yīng)變 εP和彎矩引起的應(yīng)變 εM；也可采用鄰臂橋路接法可直接測(cè)出彎矩引起的應(yīng)變?chǔ)臡，（采用此接橋方式不需溫度補(bǔ)償片，接線如圖 3-6（a））；采用對(duì)臂橋路接法可直接測(cè)出軸向力引起的應(yīng)變 εP，（采用此接橋方式需加溫度補(bǔ)償片，接線如圖 3-6（b））。P

Pe

R R補(bǔ)償塊R2 R1b hP P圖3-5偏心拉伸試件及布片圖如有幫助，歡迎下載支持BBR1R2R1RUBDUBDACACR3R4RR2DDEE（a）（b）圖3-6接線圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1.設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2.測(cè)量試件尺寸。在試件標(biāo)距范圍內(nèi)，測(cè)量試件三個(gè)橫截面尺寸，取三處橫截面面積的平均值作為試件的橫截面面積A0。附表14.擬訂加載方案。先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10%Pmax左右），估算Pmax（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍 Pmax≤5000N），分4～6級(jí)加載。4.根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。按實(shí)驗(yàn)要求接好線，調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄應(yīng)變值εP和εM，直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。附表2，半橋單臂測(cè)量數(shù)據(jù)表格；（附表3、對(duì)臂橋路測(cè)量數(shù)據(jù)表格；附表4，鄰臂橋路測(cè)量數(shù)據(jù)表格。）7.作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）試件厚度h（mm）寬度b（mm）橫截面面積A0=bh（mm2）截面Ⅰ截面Ⅱ截面Ⅲ平均彈性模量E=210GPa泊松比μ=0.26偏心距e=10mm附表2（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷P10002000300040005000（N）△P1000100010001000應(yīng)ε1變△ε1儀平均值如有幫助，歡迎下載支持讀ε1數(shù)△ε2μ平均值ε附表3（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷P10002000300040005000（N）△P1000100010001000應(yīng)變?chǔ)興儀讀εp數(shù)△εpμε平均值附表4（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷P10002000300040005000（N）△P1000100010001000應(yīng)變?chǔ)興儀讀εm數(shù)△εmμε 平均值六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1．求彈性模量 E2．求偏心距 e3．應(yīng)力計(jì)算理論值實(shí)驗(yàn)值七、思考題1．簡(jiǎn)述理論值與實(shí)驗(yàn)值存在的差別的原因。2．采用什么措施可消除偏心的影響？如有幫助，歡迎下載支持實(shí)驗(yàn)八 懸臂梁實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ㄒ唬┠康臏y(cè)定懸臂梁上下表面的應(yīng)力，驗(yàn)證梁的彎曲理論。（二）要求熟悉電橋電路及組橋方式。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與工具材料力學(xué)組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中懸臂梁實(shí)驗(yàn)裝置與部件力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)原理與方法將試件固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上，梁在純彎曲時(shí)，同一截面上表面產(chǎn)生壓應(yīng)變，下表面產(chǎn)生拉應(yīng)變，上下表面產(chǎn)生的拉壓應(yīng)變絕對(duì)值相等。此時(shí)，可得到不同橫截面的正應(yīng)力σ，計(jì)算公式式中：M—彎矩M=P·L（L—載荷作用點(diǎn)到測(cè)試點(diǎn)的距離）W—抗彎截面矩量2W=bh/6在梁的上下表面分別粘貼上應(yīng)變片R1，R2；如圖3-9所示，當(dāng)對(duì)梁施加載荷P時(shí)，梁產(chǎn)生彎曲變形，在梁內(nèi)引起應(yīng)力。LR1hR2bP圖3-9懸臂梁受力簡(jiǎn)圖及應(yīng)變片粘貼方位五、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2. 測(cè)量懸臂梁的有關(guān)尺寸，確定試件有關(guān)參數(shù)。見(jiàn)附表 1擬訂加載方案。選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0，估算最大載荷Pmax(該實(shí)驗(yàn)載荷范圍≤50N)，一般分4～6級(jí)加載。實(shí)驗(yàn)采用多點(diǎn)測(cè)量中半橋單臂公共補(bǔ)償接線法。將懸臂梁上兩點(diǎn)應(yīng)變片按序號(hào)接到電阻應(yīng)變儀測(cè)試通道上，溫度補(bǔ)償片接電阻應(yīng)變儀公共補(bǔ)償端。按實(shí)驗(yàn)要求接好線，調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)加載。用均勻慢速加載至初載荷P0。記下各點(diǎn)應(yīng)變片初讀數(shù)，然后逐級(jí)加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)應(yīng)變儀的次。見(jiàn)附表 2

εi，直至終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)三如有幫助，歡迎下載支持作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）梁的尺寸和有關(guān)參數(shù)梁的寬度b=mm梁的厚度h=mm載荷作用點(diǎn)到測(cè)試點(diǎn)距離L=mm彈性模量E=210GPa泊松比μ=0.26附表2（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷P1020304050（N）△P10101010應(yīng)R1ε1變△ε1儀平均值讀R2ε2數(shù)△ε2με平均值六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)值計(jì)算E 均σ=E·ε均七、思考題1、主應(yīng)力測(cè)量中， 450直角應(yīng)變花是否可沿任意方向粘貼？2、對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析討論，誤差的主要原因是什么？實(shí)驗(yàn)九 壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用電測(cè)法測(cè)定兩端鉸支壓桿的臨界載荷Pcr，并與理論值進(jìn)行比較，驗(yàn)證歐拉公式。觀察兩端鉸支壓桿喪失穩(wěn)定的現(xiàn)象。二、儀器設(shè)備與工具材料力學(xué)組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)部件力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)原理和方法如有幫助，歡迎下載支持對(duì)于兩端鉸支，中心受壓的細(xì)長(zhǎng)桿其臨界力可按歐拉公式計(jì)算式中 Imin—杠桿橫截面的最小慣性矩； Imin bh3/12—壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度。P

P

-εε2b

R2

R1

AO

Phε1PcrP

P

B（a） （b）圖3-7彎曲狀態(tài)的壓桿和 P-ε曲線圖3－7（b）中AB水平線與 P軸相交的 P值，即為依據(jù)歐拉公式計(jì)算所得的臨界力 Pcr的值。在 A點(diǎn)之前，當(dāng) P<Pcr時(shí)壓桿始終保持直線形式，處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。在 A點(diǎn)，P＝Pcr時(shí)，標(biāo)志著壓桿喪失穩(wěn)定平衡的開(kāi)始，壓桿可在微彎的狀態(tài)下維持平衡。在 A點(diǎn)之后，當(dāng)P>Pcr時(shí)壓桿將喪失穩(wěn)定而發(fā)生彎曲變形。因此， Pcr是壓桿由穩(wěn)定平衡過(guò)渡到不穩(wěn)定平衡的臨界力。實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的壓桿，由于不可避免地存在初曲率，材料不均勻和載荷偏心等因素影響，由于這些影響，在 P遠(yuǎn)小于Pcr時(shí)，壓桿也會(huì)發(fā)生微小的彎曲變形，只是當(dāng) P接近Pcr時(shí)彎曲變形會(huì)突然增大，而喪失穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)測(cè)定 Pcr時(shí)，采用可采用本材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)裝置中壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)部件，該裝置上、下支座為 V型槽口，將帶有圓弧尖端的壓桿裝入支座中，在外力的作用下，通過(guò)能上下活動(dòng)的上支座對(duì)壓桿施加載荷，壓桿變形時(shí)，兩端能自由地繞 V型槽口轉(zhuǎn)動(dòng)，即相當(dāng)于兩端鉸支的情況。利用電測(cè)法在壓桿中央兩側(cè)各貼一枚應(yīng)變片 R1和R2，如圖 3-7（a）所示。假設(shè)壓桿受力后如圖標(biāo)向右彎曲情況下，以 ε1和ε2分別表示應(yīng)變片 R1和R2左右兩點(diǎn)的應(yīng)變值，此時(shí)， ε1是由軸向壓應(yīng)變與彎曲產(chǎn)生的拉應(yīng)變之代數(shù)和， ε2則是由軸向壓應(yīng)變與彎曲產(chǎn)生的壓應(yīng)變之代數(shù)和。當(dāng)P<<Pcr時(shí)，壓桿幾乎不發(fā)生彎曲變形， ε1和ε2均為軸向壓縮引起的壓應(yīng)變，兩者相等，當(dāng)載荷 P增大時(shí)，彎曲應(yīng)變 ε1則逐漸增大，ε1和ε2的差值也愈來(lái)愈大；當(dāng)載荷 P接近臨界力 Pcr時(shí)，二者相差更大，而 ε1變成為拉應(yīng)變。故無(wú)論是 ε1還是ε2，當(dāng)載荷 P接近臨界力Pcr時(shí)，均急劇增加。如用橫坐標(biāo)代表載荷 P，縱坐標(biāo)代表壓應(yīng)變 -ε，則壓桿的 P-ε關(guān)系曲線如圖 3-7（b）所示。從圖中可以看出，當(dāng) P接近Pcr時(shí)，P-ε1和P-ε2曲線都接近同一水平漸進(jìn)線 AB，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)大小即為實(shí)驗(yàn)臨界壓力值。五、實(shí)驗(yàn)步驟1.設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2.測(cè)量試件尺寸。在試件標(biāo)距范圍內(nèi)，測(cè)量試件三個(gè)橫截面尺寸，取三處橫截面的寬度 b和厚度h，取其平均值用于計(jì)算橫截面的最小慣性距 Imin，見(jiàn)附表 1如有幫助，歡迎下載支持3.擬訂加載方案。加載前用歐拉公式求出壓桿臨界壓力Pcr的理論值，在預(yù)估臨界力值的80%以內(nèi)，可采取大等級(jí)加載，進(jìn)行載荷控制。例如可以分成4～5級(jí)，載荷每增加一個(gè)△P，記錄相應(yīng)的應(yīng)變值一次，超過(guò)此范圍后，當(dāng)接近失穩(wěn)時(shí)，變形量快速增加，此時(shí)載荷量應(yīng)取小些，或者改為變形量控制加載，即變形每增加一定數(shù)量讀取相應(yīng)的載荷，直到△P的變化很小，漸進(jìn)線的趨勢(shì)已經(jīng)明顯為止。4.根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。按實(shí)驗(yàn)要求接好線，調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。6.加載分成二個(gè)階段，在達(dá)到理論臨界載荷Pcr的80％之前，由載荷控制，均勻緩慢加載，每增加一級(jí)載荷，記錄兩點(diǎn)應(yīng)變值ε1和ε2；超過(guò)理論臨界載荷Pcr的80%之后，由變形控制，每增加一定的應(yīng)變量讀取相應(yīng)的載荷值。當(dāng)試件的彎曲應(yīng)變明顯時(shí)即可停止加載。卸掉載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。見(jiàn)附表 27．作完試驗(yàn)后，逐級(jí)扣帽子掉載荷，仔細(xì)察試件的變化，直到試件彈至初始狀態(tài)。關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）試件參數(shù)及有關(guān)資料截面Ⅰ截面Ⅱ截面Ⅲ平均值厚度h（mm）寬度b（mm）長(zhǎng)度L（mm）318最小慣性矩Imin＝bh3/12彈性模量E=210GPa附表

2（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷P/N

應(yīng)變儀讀數(shù)

/με六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1.用方格紙繪出Pj-ε1和Pj-ε2曲線，以確定實(shí)測(cè)臨界力Pcr實(shí)Pj-εO2．理論臨界力Pcr理計(jì)算試件最小慣性矩Imin=bh3/12=m4試件長(zhǎng)度L=m如有幫助，歡迎下載支持理論臨界力Pcr2EImin=NL2實(shí)驗(yàn)值與理論值比較實(shí)驗(yàn)值Pcr實(shí)理論值Pcr理誤差百分率七、思考題

（%）|Pcr理-Pcr實(shí)|/Pcr理簡(jiǎn)述理論值與實(shí)驗(yàn)值存在差別的原因。壓縮實(shí)驗(yàn)與壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)的目的有何不同？試件厚度對(duì)臨界力影響大嗎，為什么？如有幫助，歡迎下載支持實(shí)驗(yàn)十 電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)標(biāo)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ㄒ唬┠康恼莆针娮钁?yīng)變片靈敏系數(shù) K值的標(biāo)定方法。（二）要求復(fù)習(xí)有關(guān)電阻應(yīng)變片的知識(shí)，閱讀本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備中介紹純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置與部件2、熟悉電橋電路和組橋方式二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與工具材料力學(xué)組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置與部件力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測(cè)試儀游標(biāo)卡尺、鋼板尺、千分表三點(diǎn)撓度儀三、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)原理與方法在進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，一般采用一單向應(yīng)力狀態(tài)的試件，通常采用純彎曲梁或等強(qiáng)度梁。粘貼在試件上的電阻應(yīng)變片在承受應(yīng)變時(shí)，其電阻相對(duì)變化△R/R與ε之間的關(guān)系為因此，通過(guò)測(cè)量電阻應(yīng)變片的R/R和試件，即可得到應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K。實(shí)驗(yàn)采用矩形截面彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置，如圖3-8（a）。三點(diǎn)撓度儀千分表應(yīng)變片C1C2標(biāo)定梁a/2a/2a/2a/2加載梁Pf（a）（b）圖3-8純彎曲梁受力及變形圖在梁純彎曲段上、下表面沿梁軸線方向粘貼4片應(yīng)變片，在C1C2段中間安裝一個(gè)三點(diǎn)撓度儀。當(dāng)梁彎曲時(shí)，由撓度儀上的千分表可讀出測(cè)量撓度（即梁在三點(diǎn)撓度儀長(zhǎng)度a范圍內(nèi)的撓度），如圖3-8（b）。根據(jù)材料力學(xué)公式和幾何關(guān)系，可求出純彎曲上下表面的軸向應(yīng)變?yōu)槭街校篽–標(biāo)定梁高度–三點(diǎn)撓度儀長(zhǎng)度f(wàn)–撓度應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化R/R可用高精度電阻應(yīng)變儀測(cè)定。設(shè)電阻應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)為K0，讀數(shù)為d，則由前面的式子可得到應(yīng)變片靈敏系數(shù)K在標(biāo)定應(yīng)變片靈敏系數(shù)時(shí)，一般把應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)調(diào)至K0=2.00，并采用分級(jí)加載方如有幫助，歡迎下載支持式，測(cè)量在不同載荷下應(yīng)變片的讀數(shù)應(yīng)變 d和梁在三點(diǎn)撓度儀長(zhǎng)度 a范圍內(nèi)的撓度 f。五、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2.測(cè)量彎曲梁的有關(guān)尺寸和三點(diǎn)撓度儀長(zhǎng)度a。見(jiàn)附表13.擬訂加載方案。選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10%Pmax左右），確定三點(diǎn)撓度儀上千分表的初讀數(shù)，估算最大載荷Pmax(該實(shí)驗(yàn)載荷范圍≤1500N)，確定三點(diǎn)撓度儀上千分表的讀數(shù)增量，一般分4～6級(jí)加載。實(shí)驗(yàn)采用多點(diǎn)測(cè)量中半橋單臂公共補(bǔ)償接線法。將彎曲梁上各點(diǎn)應(yīng)變片按序號(hào)接到電阻應(yīng)變儀測(cè)試通道上，溫度補(bǔ)償片接電阻應(yīng)變儀公共補(bǔ)償端，調(diào)節(jié)好電阻應(yīng)變儀靈敏系數(shù)，使 K0=2.00。5．按實(shí)驗(yàn)要求接好線，調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。6．實(shí)驗(yàn)加載。用均勻慢速加載至初載荷 P0。記下各點(diǎn)應(yīng)變片和三點(diǎn)撓度儀的初讀數(shù)，然后逐級(jí)加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)應(yīng)變儀的 i及三點(diǎn)撓度儀的 fi，直至終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)三次。見(jiàn)附表 27．作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）試件數(shù)據(jù)及有關(guān)參數(shù)標(biāo)定梁高度h=mm標(biāo)定梁寬度b=mm三點(diǎn)撓度儀長(zhǎng)度a=200mm電阻應(yīng)變儀靈敏系數(shù)（設(shè)置值）K0=2.00彈性模量E=210Gpa泊松比μ=0.26附表2（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷P20040060080010001200（N）△P200200200200200應(yīng)R1ε1變△ε1儀平均值讀R2ε2數(shù)△ε2με平均值R3ε3△ε3平均值如有幫助，歡迎下載支持R4ε4△ε4平均值撓f度△f值平均值六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1.取應(yīng)變儀讀數(shù)應(yīng)變?cè)隽康钠骄?，?jì)算每個(gè)應(yīng)變片的靈敏系數(shù)Ki。2.計(jì)算應(yīng)變片的平均靈敏系數(shù)K3.計(jì)算應(yīng)變片靈敏系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差SS1(KiK)2i=1??nn1七、思考題為什么測(cè)試純彎曲梁或等強(qiáng)度梁來(lái)標(biāo)定應(yīng)變片的靈敏系數(shù)？本實(shí)驗(yàn)是否可用電子稱來(lái)顯示載荷大小，為什么？3．試分析本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的各種因素附錄Ⅰ

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(guò)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(lái)，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(guò)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(guò)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(wú)線遙測(cè)。一、 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)如有幫助，歡迎下載支持的主應(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） （b） （c）圖A-3應(yīng)變花a）90應(yīng)變花；（b）45應(yīng)變花；（c）120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(guò)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 R/R與敏感柵柵軸方向的應(yīng)變 成正比，即式中：R為應(yīng)變片的原始電阻值； R為應(yīng)變片電阻值的改變量； K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(guò)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(guò)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(shù)脂等對(duì)應(yīng)變片的表面進(jìn)行涂覆保護(hù)。二、電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路在使用應(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如有幫助，歡迎下載支持的四臂電橋。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(shuō)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。可取R1為應(yīng)變片、R1和R2為應(yīng)變片或R1～R4均為應(yīng)變片等幾種形式。A、C和B、D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)輸入端加有電壓UI時(shí)，電橋的輸出電壓為當(dāng)UO0時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。因此，電橋的平衡條件為R1R3R2R4。當(dāng)處于平衡的電橋中各橋臂的電阻值分別有R1、R2、R3和R4的變化時(shí)，可近似地求得電橋的輸出電壓為由此可見(jiàn)，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UO0。如果電橋的四個(gè)橋臂均接入相同的應(yīng)變片，則有式中，1～4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1C，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