推荐力学实验报告word范文模板 50页Word文件下载.docx

1、 2. 掌握静态电阻应变仪使用方法。 二、实验仪器和设备 1. 静态电阻应变仪。2. 贴有应变仪的等强度梁及补偿片。 3. 多用电测试验台。 三、实验原理及步骤 1. 实验原理用电阻应变仪分别测量等强度梁表面上纵向和横向的两个应变片R1和R2的相对电阻变化，其公式为：?R?K?L1B1L1B?2?仪?仪1?（2-1） ?KB?K仪?2仪?KL?2K仪为电阻应变仪灵敏系数设定值（一般值为2.00），假设测量两个应变片的?R/R时，K仪的位置相同；KL和KB分别为应变片的纵向和横向灵敏系数；0.28。图2-1 应变片粘贴位置图应变片的横向效应系数为：H?KB（2-2） KL由此可得：（?H）?（2

2、-3）这里的?1仪为正，?2仪为负。 2. 实验步骤（2-4）1. 将贴好电阻应变片的试件装在多用电测实验台加力装置上。2. 用半桥接线法，把工作片分别接到A1B1、A2B2、A3B3通道上，在BC接上公共补偿片以消除温度应力。接线完毕后，调节电桥各通道置零。3. 用0.5Kg的砝码加力，每次增加一个，分四次加到2Kg。期间每增加一个砝码，记录一次读数。总共重复三次。取三次读数差之平均值。 四、实验数据五、数据处理由实验原理可知：其中?仪为正，?仪为负，所以带入实验数据可得：仪14.75?10-6?0.28?49.5?10-6H1?5.45%仪49.5?14.75?4仪?3仪16?53.5?H

3、2?5.34% -6-610?16?103仪4仪六、实验结果通过上面的计算，现在对横向系数H1和H2进行求均值：H25.45?5.34H?%=5.395%22所以该电阻应变片的横向效应系数H=5.395% 七、思考题1. 一般的应变片的横向效应系数反应的是什么以及其与应变片敏感栅有什么关系？应变片栅宽方向和栅长方向的电阻变化率之比（用百分数表示），作为这批应变片的横向效应系数，用表示。H一般由实验确定；敏感栅越长，栅越密H值越小。横向效应系数的存在会造成读数误差，所以在实际测试中要进行修正。 2. 本次实验加载的过程中要注意什么问题？由于本次实验是通过砝码重量的形式来作为载荷，因此在加载的过程

4、中要尽量保持砝码的重心通过砝码盘悬挂杆，此外为了保持整个过程是在静力情况进行的，因此要保证加载时的轻与慢，避免产生动载荷，另外读数时要等待秤砣稳定后在记录数据。实验三：应变片灵敏系数测定1. 了解电阻应变片相对电阻变化与所受应变之间的关系。 2. 掌握电阻应变片灵敏系数的标定方法。 二、实验仪器和设备 1. 多用点测试验台。 2. 带有千分表的三点挠度计。 3. 电阻应变仪。4. 温度补偿片，等强度梁。粘贴在试件上的电阻应变片在承受应变式，其电阻相对变化值与应变的关系为：RR （3-1）通过使用三点挠度计，可以测定等强度梁上下表面的纵向应变。其具体公式为：4hfL （3-2）式中h表示等强度梁

5、的厚度；L表示三点挠度计的跨度；f表示挠度计上千分表读数。挠度计放在等强度梁上，把等强度梁装于测验台加力装置上，试件上的应变片接入应变仪上，如图3-1所示。电阻相对变化可用高精度电阻应变仪测定，用下式计算： ?仪 （3-3） R图3-1 灵敏系数测定装置图2. 实验步骤1. 测定实验参数h，L。2. 在等强度梁上安装三点挠度计。 3. 连接电阻应变仪。4. 将试件上各应变片按顺序接到应变仪的A、B接线柱去，温度补偿片接到D、A接线柱上去，因为使用公共补偿片，所有要把相应的短接片螺丝旋紧。调节应变仪灵敏系数K仪=2。将各通道反复置零。5. 以0.5Kg为一级，分四级加砝码，每加一级记录下挠度计读

6、数和应变仪读数。反复进行三次。表3-1 几何参数表表3-3 三组实验的平均值1求灵敏系数根据上面的公式（3-2）可求得等截面梁的理轮应变值，再由公式（3-3）可求得电阻相对变化值。最后根据公式LK=?仪仪可得各个载荷情况下的应变片灵敏系数。 2计算各个应变片的平均灵敏系数K11?仪11L4hfK仪?仪12L4hf6?100?3?4?5.1?23.75?62?1032.0433K12?62.2085K13?仪13L4hf50.5?32?2.0846K1?Kn1i2.0433?2.2085?2.1121同理可得：K2?2i2.1947K3?3iK44i2.09153计算应变片灵敏系数的标准差?0.

7、0860.0580.0640.0824用分级载荷下测量的有关数据，作出图，如图3-2所示 R图3-2 R曲线应变片灵敏系数K值为：仪L24h?f50?1002mm2?2.064 4?5.1mm?3mm本次实验经计算结果得知，实验计算结果与理论值相差不大，但是这是在舍弃了好几组不合格的数据的基础上得到的。这说明，一方面我们贴片的技术水平还不够达标，另一方面也足以说明我们做实验经常犯错误，导致影响实验的精度。七、思考题1. 本实验是否需要知道施加载荷的大小？答:不需要。该实验加载载荷只是用来使等截面梁产生应变，在实际后处理中对载荷并没有要求。2. 本次实验应变仪的读数老是不稳定，导致读数不准确是什

8、么原因？这是由于加载的过程中没有做到过程的静定，导致砝码晃动，由此产生作用在悬臂梁上的载荷不断发生改变，由此导致了读数的不稳定。实验四： 桥路接法1. 了解电测法的基本原理和方法。2. 了解电阻应变仪和应变片的工作原理，掌握电阻英表演的使用方法。 3. 测定等强度梁上的应变；验证等强度梁各截面上应变（应力）相等理论。 4. 掌握电阻应变片在测量电桥中的各种组桥方式。 二、实验仪器和设备 1. YJ-450A静态数字电阻应变仪。 2. 等强度梁实验装置一台。 3. 温度补偿块。悬臂梁一端固定在支座上，一端自由，并且自由端受益集中载荷F的作用。通过理论分析，可以得到等强度梁各横截面出的应力计算公式

9、为：MWz （4-1）其中，WZ?bh2/6；b，h为横截面宽度和高度。 利用公式：E?（4-2）可以计算实验应力值。等强度梁的布片方案如下：在等强度梁的上下表面沿纵向粘贴了四个电阻应变片，用于测定该四点处的应变，它们分别是R1，R2，R3， R4，如图4-1所示。图4-1 布片示意图总过有六个组桥方案，做实验的时候依次连接电阻应变片进行相应的组桥即可。 1. 单臂（多点）半桥测量，采用公共温度补偿片接线方法为，将四个应变片的接线依次接到应变仪的四个AB通道内，在BC处接入温度补偿片，并把所接个通道的C处与短接片连接。2. 双臂半桥测量接线方法为，在AB通道内接入R1，BC通道内接入R3。 3

10、. 四臂全桥测量接线方法为，在AB，BC，CD，DA通道内一次接入R1，R3，R2，R4。 4. 对臂全桥测量接线方法为，在AB，CD内分别接入R1和R2，在BC和AD内分别接入两个温度补偿片。5. 串联半桥测量接线方法为，R1的一端与R2的一端连接，R1的另一端接入A接口，R2的另一端接入B接口；R3的一端与R4的一端连接，R3的另一端接入B接口，R4的另一端接入C接口。6. 并联半桥测量接线方法为，R1的一端与R2的一端连接，R1的另一端与R2的另一端连接，将得到的两个接头分别接入应变仪的A和B接口上去；R3的一端与R4的一端连接，R3的另一端与R4的另一端连接，将得到的两个接头分别接入应

11、变仪的B和C接口上去。实验进行的步骤为：1. 打开应变仪电源后，选择与组桥方式一致的测量方式。 2. 将电阻应变仪的灵敏系数设定为应变片的K一致。 3. 按照上述接线方法接线。144. 将个通道反复置零。5. 从5N开始加载，每次加载5N，至20N结束，期间每次加载后记录应变仪读数。表4-1 单臂多点测量数据表表4-2 组桥测量数据表15应变增量平均值的计算： 由公式i?1i可以计算出各种方法下应变增量的平均值，具体数值见上表。理论值计算： 有公式（4-1）与（4-2）得MFL6?5?260?=?11.5?Pa WZbh230?4.75?16106?57.5?10 9200?本次实验通过了六种

12、桥路方法来直接或间接的测量了等强度梁在外载荷作用下梁的中轴线上的应变。虽然这些桥路方法不同，但是它们都消除了温度应变的影响，达到了测试的目的。下面来比较它们的优劣，见表4-3。通过表4-3可得，此六种桥路接法均能如实得反映工作片处的应变值，但是它们各有优缺点：单臂（多点）半桥测量，采用公共补偿片法最为简便，并且可以进行多点测量，但是测量灵敏度最低；半桥自补接法较简单，灵敏度高；全桥外补接法较复杂，但灵敏度较高；全桥自补接法最复杂，但灵敏度很高。串联双臂半桥和并联双臂半桥测法对于提高精度没太大帮助。 七、思考题 1. 分析各种桥路接法的优点和缺点？半桥：优点，线性性、准确性很高，使用简单，适用于

13、大多数测量；缺点：不适用于某些特殊测量，如外接全桥传感器。全桥：优点，线性性、准确性很高，使用变种全桥还可在特定测量中起到良好的抗干扰作用；使用应变片多，操作复杂；根据测量要求适当选用。2. 分析各种组桥方式中温度补偿的方法。单臂半桥、对臂全桥均由温度补偿片实现温度补偿；双臂半桥、四臂全桥、串、并联半桥组桥均由工作片实现温度自补偿。17实验五： 偏心拉压实验1测定如图5-2所示试件，沿A-A加载时，即偏心拉伸时的拉应力和弯曲应力。 2测定如图5-2所示试件，沿A-A加载时，即偏心拉伸截面中性轴位置。 3与理论值进行比较分析。 二、实验仪器和设备 1拉压实验装置一台。2YJ-4501静态数字电阻

14、应变仪一台。 3偏心拉伸试件一根（已粘贴好应变片）。拉压实验装置见图5-1，试件（见图5-2）就被安装在上、下夹具中间进行加载。圆框 试件图5-1 拉压装置图当载荷加载在试件的对称轴上，试件的横截面上只受到轴力，因此又有拉伸正应力。同样，当载荷加载到了试件的A-A截面上时，此时由拉力引起的正应力和轴对称加载时产生的拉应力是一样的，应力为：18FS （5-1）A图5-2 试件贴片图但是，当载荷加载到了试件的A-A截面时，试件横截面上由此产生的正应力分为两部分，其一是拉力F引起的拉伸应力?F，另一部分是弯曲引起的正应力?M。因此当载荷加载在A-A截面上时，试件横截面上的正应力为：FMySIZ （5

15、-2）其中，F表示轴力，S表示横截面面积，M=0.22F表示横截面上的弯矩，IZ为形心轴惯性矩，y为距离中性轴的距离（见图5-3）图5-3 试件横截面图偏心拉伸试件材料弹性模量为70GN/m2。试件上的贴片情况（见图5-4），其中对应正反面的应变片已两两串联连接。另有一补偿块，补偿块上共粘贴了四片应变片，其中绿色线为两片应变片串联连接线。（a）图5-4 应变片接线图（b）1. 将试件按照轴对称施加荷载的方式加到装置上。2. 打开测力仪开关，将应变片如图5-5串联单臂半桥接线法接至应变仪各通道上。图5-5 串联单臂半桥接线法图3. 检查应变仪灵敏系数与应变片是否相同，不同则设置成相同。 4. 进

16、行实验：a.加初始载荷0.3kN，将应变仪各通道置零。 b.加至1.3kN，记录读数。 c.退回至0.3kN,重新置零。d.再加载至1.3kN，记录读数。如此步骤，重复三次。 5. 换到A-A位置加载，重复步骤4。四、实验数据表5-1 应变记录表1. 根据实验数据计算出偏心拉伸时的拉应力、弯曲应力和横截面中性轴位置。根据上面实验数据，结合材料力学相关知识计算如下： （1）由实验数据可知，R1和R2处的正应力值为：1.2测?1均?70?109?118.7?6Pa?8.309MPaR3和R4处的正应力值为：3.4测?2均?115.3?8.071MPaR5和R6处的正应力值为：5.6测?3均?114

17、?7.98MPa通过对称轴线加载时的平均应变为：均=1均+?2均+?3均118.7?10-6+115.3?10-6+114?=116?所以，拉应力为：拉.测?均?116?8.12?Pa（2）由实验数据可知，通过A?A截面加载时R1和R2处的弯曲应力为：1A弯.测=E（?1A均?1均）?（375.3?118.7）?17.962MPaR3和R4处的弯曲应力为：2A弯.测=E（?2A均?2均）?（118?115.3）?0.189MPaR5和R6处的弯曲应力为：3A弯.测=E（?3A均?3均）?142.3?114）?17.9411MPa（3）距离中心轴距离为y处总应力为：总=FM?y SIz所以，设中

18、性轴距离中心轴线距离为y，则有：其中：y=0 SIz8.12MPa Sy=1.25y N/mm3 Iz所以，可以得到：解得：FMM?y=E?y=8.12MPa?1.25y N/mm3?0 SIzIzy?6.496mm所以，横截面中性轴位置为：距离中心轴线y?6.496mm处。2. 理论计算试件偏心拉伸时的拉应力、弯曲应力和横截面中性轴位置。根据材料力学知识分析如下： （1）拉应力为：F1.0kN=8.333MPa 2S120mm拉=（2）弯曲应力为：弯=M1.0kN?20mmy =y =1.25y N/mm31Iz3mm?403mm312所以，距离中心轴线+15mm处的R1和R2处的弯曲应力为

19、：y=1.625y N/mm3=1.25?15mm N/mm3 =18.75MPa Iz位于中心轴上的R3和R4处的弯曲应力为：0mm N/mm3=0 Iz距离中心轴线-15mm处的R5和R6处的弯曲应力为：15mm ） N/mm3 =?18.75MPa Iz即：y=0SIzy=8.333MPa+1.25y N/mm3=0 SIzy=?6.665mm距离中心轴线y理=?6.665mm处。4. 比较、分析实验结果与理论计算之差异。结合材料力学相关知识计算如下： （1）拉应力比较： 理论值：F1.0kN?=8.333MPa S120mm2测量值：8.12MPa相对误差为：拉8.12MPa?8.33

20、3MPa100%?2.556% r?拉）=拉8.333MPa（2）弯曲应力比较：a.应变片R1和R2处的弯曲应力：y=1.25y N/mm3 =18.75MPa Iz1A弯=均）?（）=r?1A弯1A弯.测?1A弯17.926MPa?18.75MPa4.203% ?1A弯18.75MPab.应变片R3和R4处的弯曲应力：y=1.25y N/mm3 =0Iz2A弯=绝对误差为：（）=?2A弯.测-?2A弯?0.189MPa?0MPa=0.189MPa r?2A弯c.应变片R5和R6处的弯曲应力：y=1.25y N/mm3 =?3A弯=17.941MPa3A弯.测?3A弯?17.941MPa?18

21、.75）MPa4.333%3A弯（3）横截面中性轴位置比较：y理=?y测=?（ry）=y测?y理?6.496mm?6.665mm）2.536% y理?根据前面计算可以看出，实验计算的结果和理论计算的结果基本吻合。现列表如下：从表中可以看出，理论计算和实验结果基本吻合，相对误差很小。实验从某种方面上证实了理论知识。数据可用性较高。 七、思考题1 本实验，若不采用通过试件对称轴和通过偏心A-A截面两次加载，是否能分离出分别由轴力引起的应力和由弯矩引起的应力？能。该实验中轴力的作用效果是改变了中性轴位置。所以要想知道轴力的大小，我们实验研究的重点也应该是试件中性轴的变化情况。根据材料力学可以知道，所

22、谓的中性轴也就是没有应变的轴线。所以所以我们可以通过实验找到中性轴的大小来反过来求轴力和弯矩引起的应力值的大小。2 本实验采用串联单臂半桥连接方式，可解决测试中出现的什么问题？可以解决实验中出现的上下表面应变不同，从而提高实验的精度。 3 当通过试件对称轴加载时，3组应变片（R1和R2，R3和R4，R5和R6）读数应变是否应该相同？不相同。因为该实验这种加载施加的是集中载荷。材料力学公式的试用性是在圣维南原理的基础上。现实情况，截面上各个点的受力情况不尽相同，所以应变也不应该一样。但这并不能否认材料力学的知，我们用材料力学计算的结果已经很接近真实解，并且满足工程要求。实验六： 复合梁正应力分布规律实验1. 用电测法测定叠梁，复合梁在弯曲受力状态下，沿其横截面高度的正应变（正应力）分布规律。2. 推导叠梁，复合梁的正应力计算公式。 二、实验仪器和设备1. 纯弯曲梁实验装置（纯弯曲梁复合梁）。 2. 静态数字电阻应变仪。复合梁的材料为铝