實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：耿臻岑學(xué)號(hào)：130875指導(dǎo)老師：郭應(yīng)征實(shí)驗(yàn)一薄壁圓管彎扭組合應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠脩?yīng)變花測(cè)定薄壁圓管在彎扭條件下一點(diǎn)處的主應(yīng)力和主方向測(cè)定薄壁圓管在彎扭組合條件下的彎矩、扭矩和剪力等內(nèi)力進(jìn)一步熟悉和掌握不同的橋路接線方法初步了解在組合變形情況下測(cè)量某一內(nèi)力對(duì)應(yīng)應(yīng)變的方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電阻應(yīng)變儀YJ-28薄壁圓管彎扭組合裝置，見圖1-1本次實(shí)驗(yàn)以鋁合金薄壁圓管EC為測(cè)試對(duì)象，圓管一段固定，另一端連接與之垂直的伸臂AC，通過旋轉(zhuǎn)家里手柄將集中荷載施加在伸臂的另一端，由力傳感器測(cè)出力的大小。荷載作用在伸臂外端，其作用點(diǎn)距圓通形心為b，圓通在荷載F作用下發(fā)生彎扭組合變形。要測(cè)取圓筒上B截面（它到荷載F作用面距離為L(zhǎng)）處各測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向。試樣彈性模量E=72GPa，泊松比μ=0.33，詳細(xì)尺寸如表1-1圖1-1薄壁圓筒彎扭組合裝置表1-1試樣參數(shù)表外徑D(mm)內(nèi)徑d(mm)b(mm)L(mm)4034200300三、實(shí)驗(yàn)原理1、確定主應(yīng)力和主方向平面應(yīng)力狀態(tài)下任一點(diǎn)的應(yīng)力有三個(gè)未知數(shù)（主應(yīng)力大小及方向）。應(yīng)用電阻應(yīng)變儀應(yīng)變花可測(cè)的一點(diǎn)沿不同方向的三個(gè)應(yīng)變值，如圖1-2所示的三個(gè)方向已知的應(yīng)變。根據(jù)這三個(gè)應(yīng)變值可以計(jì)算出主應(yīng)變的大小和方向。因而主應(yīng)力的方向讀數(shù)應(yīng)變載荷CC-45000450-45000450P(N)?P(N)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)5000000010045-1-42450-4215045-1-42450-42100440-42440-4225089-1-84890-8410045-1-41450-41350134-2-1251340-125100451-41451-42450179-1-1661791-167(με)54.75-0.25-41.545.750.25-41.753、測(cè)定彎矩、扭矩和剪力讀數(shù)應(yīng)變載荷彎矩（M）扭矩（T）剪力（Q）P(N)?P(N)εr(με)?εr(με)εr(με)?εr(με)εr(με)?εr(με)5000010026523562150265235621002662366325053147112510026523663350796707188100266236624501062943250(με)265.5235.7562.5五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理A點(diǎn)主應(yīng)力計(jì)算2、C點(diǎn)主應(yīng)力計(jì)算3、彎矩、扭矩和剪力計(jì)算六、誤差分析理論解A點(diǎn)：C點(diǎn)：B點(diǎn)：D點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)值與理論值比較比較內(nèi)容實(shí)驗(yàn)值理論值相對(duì)誤差（%）A點(diǎn)主應(yīng)力4.293.9049.9-3.79-3.9042.9C點(diǎn)主應(yīng)力2.512.7568.9-2.17-2.75621.3彎矩28.69304.4扭矩19.16204.2剪力147.410047.4經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，主應(yīng)力、彎矩和扭矩的測(cè)量結(jié)果與理論值相近，誤差較小。而剪力的誤差較大，誤差可能由以下幾個(gè)方面的原因引起：加載不均勻，造成讀書誤差實(shí)驗(yàn)前電橋不平衡，儀器長(zhǎng)時(shí)間使用，使電橋電壓穩(wěn)定性下降，影響精度貼片角度偏差和位置偏差系統(tǒng)誤差，如應(yīng)變片靈敏系數(shù)誤差等。實(shí)驗(yàn)二應(yīng)變片的粘貼技術(shù)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈶?yīng)變片的結(jié)構(gòu)、規(guī)格、用途等學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)布置應(yīng)變片方案掌握選片、打磨、粘貼、接線、固定、防護(hù)等操作工藝和技術(shù)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材試件、應(yīng)變片、砂布、鑷子、丙酮、藥棉、502膠水、玻璃紙等三、實(shí)驗(yàn)原理電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形（伸長(zhǎng)或縮短）的變化而發(fā)生變化。當(dāng)試件受力在該處沿電阻絲方向發(fā)生線變形時(shí)，電阻絲也隨著一起變形（伸長(zhǎng)或縮短），因而使電阻絲的電阻發(fā)生改變（增大或縮?。?。四、實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)被測(cè)量試件進(jìn)行打磨：實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定后，對(duì)該試樣測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行表面處理，用砂布打磨，打磨方向?yàn)檩S向45度十字交叉，目的是增加貼片粘接強(qiáng)度，要求測(cè)量點(diǎn)平整光滑，無(wú)凹凸現(xiàn)象。清洗：構(gòu)件打磨后，需要進(jìn)一步清理表面灰塵，用棉球沾酒精或丙酮進(jìn)行清洗，達(dá)到構(gòu)件表面無(wú)灰、無(wú)油、無(wú)銹、無(wú)斑點(diǎn)。畫線：測(cè)量位置點(diǎn)確定后，用劃針畫出定位線，畫線位置的準(zhǔn)確度，直接和貼片、數(shù)據(jù)采集緊密相連。篩選：應(yīng)變片的篩選在橋路中起著重要的作用。無(wú)論是全橋、半橋還是并聯(lián)或串聯(lián)在橋路中，要滿足電橋的平衡條件，提高數(shù)據(jù)測(cè)量精度，貼片之前對(duì)應(yīng)變片的電阻阻值，靈敏系數(shù)要認(rèn)真篩選，一般常用的應(yīng)變片為120Ω，誤差不能大于0.5Ω。上膠：應(yīng)變片粘貼技術(shù)在電測(cè)實(shí)驗(yàn)中是非常重要的環(huán)節(jié)，片子粘貼質(zhì)量的高低，直接和實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果緊密相連。特別是通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，可以檢驗(yàn)出貼片技術(shù)水平的能力，因此，貼片技術(shù)在電測(cè)中起著重要的作用。粘貼：將事先選擇好的應(yīng)變片按畫線要求指定的位置粘貼應(yīng)變片，要求達(dá)到膠層薄面均勻，并且要粘貼牢固。用拇指按一個(gè)方向滾壓應(yīng)變片，把多余的膠及氣泡擠壓出來，然后保壓兩分鐘，自然干燥24小時(shí)即可使用。絕緣：焊接應(yīng)變片之前，應(yīng)變片的引線與試樣之間要進(jìn)行絕緣，采用絕緣膠帶或其他絕緣材料。焊接：焊接應(yīng)變片之前，應(yīng)變片的引線與試樣之間要進(jìn)行絕緣，采用絕緣膠帶或其他絕緣材料。在焊接導(dǎo)線過程中，手動(dòng)作要輕，焊接速度要快，焊接點(diǎn)小，要光滑，防止虛焊，確保質(zhì)量。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)在選電阻片和粘貼的過程中，不要用手接觸片身，要用鑷子夾取引線。清洗后的被測(cè)點(diǎn)不要用手接觸，已防粘上油漬和汗?jié)n。固化的電阻片及引線要用防潮劑（石蠟、松香）或膠布防護(hù)。實(shí)驗(yàn)三沖擊應(yīng)力及動(dòng)荷系數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑诠こ虒?shí)踐中經(jīng)常會(huì)遇到動(dòng)荷載問題，在動(dòng)荷載作用下構(gòu)件各點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變與靜載荷作時(shí)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)件的載荷，成為沖擊載荷，它是一種常見的動(dòng)載荷形式。由沖擊載荷作用而產(chǎn)生的應(yīng)力成為沖擊應(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，沖擊應(yīng)力是設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問題。本實(shí)驗(yàn)就是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得沖擊應(yīng)力及動(dòng)荷系數(shù)，同時(shí)學(xué)習(xí)了解應(yīng)力的電測(cè)原理、方法及儀器使用，學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用方法和動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備落錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)裝置，動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀、NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等強(qiáng)度梁及重物沖擊實(shí)驗(yàn)裝置游標(biāo)卡尺和卷尺三、實(shí)驗(yàn)原理及裝置本實(shí)驗(yàn)采用等強(qiáng)度梁，在等強(qiáng)度梁端部受到重物m在高度H處自由落下的沖擊作用。由理論可知發(fā)生沖擊彎曲時(shí)，最大動(dòng)載應(yīng)力，按下式確定，其中動(dòng)荷系數(shù)Kd為（不考慮梁的質(zhì)量）圖1-1等強(qiáng)度梁尺寸在等強(qiáng)度梁上下表面貼上互為補(bǔ)償?shù)乃钠瑧?yīng)變片，用導(dǎo)線接入動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。將重物m靜止放在梁上可測(cè)到同一點(diǎn)的靜應(yīng)變。重物m從H高度落下沖擊等強(qiáng)度梁時(shí)，測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)變將通過動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀和NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄下來。動(dòng)荷系數(shù)實(shí)測(cè)值為。圖1-2實(shí)驗(yàn)裝置圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、記錄等強(qiáng)度梁的幾何尺寸、材料的彈性模量，測(cè)量重物質(zhì)量。2、連接導(dǎo)線，將梁上應(yīng)變計(jì)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)變儀的插座。將動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的輸出端接入數(shù)字示波器。按照動(dòng)態(tài)電阻的操作規(guī)程，設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，按照NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的操作規(guī)程，設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)。3、進(jìn)行應(yīng)變標(biāo)定：橋路調(diào)平衡后，然后由應(yīng)變儀給出標(biāo)定信號(hào)，記錄數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測(cè)量值。4、將重物放置在實(shí)驗(yàn)梁預(yù)定的位置上，測(cè)量在重物作用下實(shí)驗(yàn)梁的靜應(yīng)變輸出。5、將重物放置在預(yù)定的沖擊高度（H）位置并選擇適當(dāng)?shù)木彌_墊厚度，突然放下重物沖擊實(shí)驗(yàn)梁，測(cè)量在重物作用下實(shí)驗(yàn)梁的動(dòng)應(yīng)變輸出。6、計(jì)算動(dòng)荷系數(shù)理論值和實(shí)驗(yàn)值并比較二者的偏差。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)高度（cm）頻率（Hz）ε靜ε動(dòng)1210-0.0390.07122300-0.