材料力學實驗講義0分析

實驗一電測法基本原理及貼片實驗驗方法1)電測法基本原理：圖一電阻應變片的結構示圖R=ke(1)RU=E12(U=E12(1一2一3+4)BD(R+R)2RRRR121234kE1234圖二電阻應變儀的基本測量電路(E為電源電壓)U=1423EBD(R+R)(R+R)341234U=11442233EBD(R+R+RU=11442233EBD(R+R+R+R)(R+R+R+R)1223344RRRRRRRRERRRRBD4RRRR1234BD412342)應變片的粘貼方法：在電測應力分析中，應變片的粘貼質量很大程度上決定了測量數(shù)據(jù)的可靠 基準線與試件上的標志線對齊。然后蓋上聚氯乙烯透明薄膜(或玻璃4、導線的連接和固定。應變片的引出線和應變儀的接口之間需用導線連接線端。低粘結質量。對于長期使用的應變片應在應變片表面涂上一層防3)試件的拉伸實驗：貼好應變片的試件在正式做實驗前，應該預加一定載荷以檢查貼片的有效力學性能s收縮率；b表一國家標準(GB6397—86)中關于金屬拉伸試件尺寸的規(guī)定：L00任意任意δA0任意任意件0本實驗的拉伸試件采用國家標準(GB6397—86)中規(guī)定的長比例試件(圖，bpbp本實驗的壓縮試件采用國家標準(GB7314-87)中規(guī)定的圓柱形試件，直徑本實驗的扭轉試件按國家標準(GB6397-86)制作。試驗段直徑d0=10mm，dd0l0圖一拉伸試件示意圖(一)低碳鋼的拉伸試驗hh0圖二壓縮試件示意圖見圖三)或應力—應變曲線(—曲線，見圖四)。隨著載荷的逐漸增大，材料Fl圖三低碳鋼拉伸的載荷—變形曲線DDCB’ABE圖四低碳鋼拉伸的應力—應變曲線(圖中：A：比例極限；B：上屈服點；B’：下屈服點；胡克定律。線性段的最高點稱為材料的比例極限()，線性段的直線斜率即為p全消失。卸載后變形能完全消失的應力最大點稱為材料的彈性極限()。一般e較大，。。bbb至強度極限之后，試樣出現(xiàn)局部顯著收縮，這一現(xiàn)象稱為縮頸?？s頸出現(xiàn)后，b使試件繼續(xù)變形所需的載荷減小，故應力應變曲線呈現(xiàn)下降趨勢，直至最后在E(二)鑄鐵的拉伸試驗e圖五鑄鐵的拉伸曲線(三)低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗p圖六低碳鋼壓縮曲線圖七鑄鐵的壓縮曲線(四)低碳鋼和鑄鐵的扭轉實驗五、實驗步驟(低碳鋼拉伸實驗)然后卸載至零點，以檢查試驗機工作是否正常。拉伸時不同階段的力學性能。試件表面的滑移線。直至試件斷裂。11FFF=p=s=bpAsApA00000若斷口在試件標準距離的中段(到兩端標距線的距離均大于1/3l)，則直接0測量兩端標距線之間的距離l(如圖八(a)),否則需按下述方法進行斷口移中測11若所余格數(shù)為奇數(shù)(圖八(c))，則分別取所余格數(shù)減一的1/2得C點和所余格1圖八圖八測量試件斷后標準距離3.在低碳鋼的拉伸—e曲線(圖四)中，標出試件的彈性變形與塑性變形。bb一、實驗目的二、實驗儀器和設備三、試件s試件示意圖圖二圖二實驗裝置圖=E(1)FE==(2FeAe材料在比例極限內(nèi)，橫向應變e,與縱向應變e之比的絕對值為一常數(shù)：==(3)e產(chǎn)生的應變增量ei。于是式(2)和式(3)分別寫為：FAeFAei0ie,i0ie,ieieiE=i=1in=i=1in 圖三1/4橋電路圖圖四應變儀測試通道之一 (1)初載荷可按所用測力計滿量程的10%或稍大于此值來 (2)最大載荷的選取應保證試件最大應力值不能大于比例極限，但也不能小于它的一半，一般取屈服載荷Fs的maxs(3)至少有4-6級加載，每級加載后要使應變讀數(shù)有明顯FnFnFF1F00增(2)最大載荷的選取應保證試件的最大應力不大于試件材料的比例極限，取屈服載荷的70~80%。五、實驗步驟設計實驗所需各類數(shù)據(jù)表格；2.測量試件尺寸；5.確定組橋方式、接線和設置應變儀參數(shù)；6.檢查及試車：六、試驗結果處理七、思考題E造成影響。試提出最佳組橋方案，并畫出橋路圖。材料屈服極限=360MPa。sTy T=T=TPTG=GP 由于應變片只能由于應變片只能直接測出正應變，不能直接測出切應變，故需找出切應變與正應變的關系。圓軸扭轉時，圓軸表面上任意一點處于純剪切受力狀態(tài)，根據(jù)DD'DH450ADBD(5)由式(2)~(5)得到：TT圖二TT(6)==(6)=2Wp450pp450圖三二向應變花示意圖圖四二向應變花實物圖方向粘貼，即可測出材料的切變模量G。下，產(chǎn)生的應變增量。于是式(6)寫為：T=TT==2Wpp根據(jù)本實驗裝置，有a——力的作用線至試件圓軸軸線的距離最后，我們得到：==2W.pp 本實驗在試件實驗段的中間某一橫截面的最高點和最低點各布置了一個二全橋，如圖五所示。請根據(jù)測量需要選擇合適的電橋。R2．扭角儀測切變模量G。之間扭矩為常數(shù)，則兩橫截面間的扭轉角為：TL=GIpTLIp (11)于是式(11)寫為：p根據(jù)本實驗裝置，按圖七所示原理，可以得到：== (12) 圖六扭角儀實物圖(兩臂環(huán)間距為L)圖七實測φ的示意圖(試件截面方向)p 實驗五直梁彎曲實驗1.用電測法測定純彎時梁橫截面上的正應變分布規(guī)律，并與理論計算結果進2.用電測法測定三點彎梁某一橫截面上的正應變分布與最大切應變，并與理本實驗所用試件為實心中碳鋼矩形截面梁，其橫截面設計尺寸為h×b=(50×30)mm。材料的屈服極限=360MPa，彈性模量E=210GPa，泊松比=0.28。s圖一實驗裝置實物圖(純彎曲)圖二實驗裝置實物圖(三點彎)圖三純彎曲實驗裝置示意圖圖四三點彎曲實驗裝置示意圖y向正應變和橫向正應變?yōu)椋篫Zy處的縱向正應力為： IzI.6zT=Smax2AFmax16ItFzTy=maxmaxG 本實驗采用重復加載法，多次測量在一級載荷增M作用下，產(chǎn)生的應變增量、’和。于是式(1)、式(2)和式(7)分別變?yōu)椋簃ax(y)MyEIZ(8)(y)My(8)EIZ(y)MyIZ()22(9)(10)MFa2(10)(y)n1nN(11)(11)(y)n1nN(y)n1nNnmaxN本實驗采用電測法，在梁實驗段某一橫截面的不同高度粘貼縱向電阻應變片，圖五應變片在梁橫截面上的分布方圖六側面高度方向上應變片布置檢查以上步驟完成情況，然后預加一定載荷，再卸載，以檢查試驗于正常狀態(tài)。進行比較，并計算同一y坐標所對應的和之間的相對誤差；實驗理論并分析橫截面上剪力對正應變分布實驗六梁變形實驗2、預習梁的撓度和轉角的理論公式。3、設計本實驗所需數(shù)據(jù)記錄表格。本實驗將分別測定兩種梁的變形：(1)簡支梁(2)懸臂梁(1)簡支梁實驗3、測定簡支梁跨度中點受載時的撓曲線(測量數(shù)據(jù)點不少于7個)。圖一簡支梁受力圖s圖二實驗裝置實物圖62、梁小變形時，簡支梁某點處的轉角9必tg(9)=；a圖三位移互等定理示意圖=21(1)(2)Nkg砝碼，增加載荷：F=2kg×9.8N/kg()HYPERLI