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1、固体力学实验报告试验一电阻应变片粘贴技术一、 目的1 初步掌握常温用应变片粘贴技术2 为后续实验做好贴片、接线、防潮、检查等准备工作。二、 设备与器材1 常温用应变片，每组一包约20枚；2 万用表（测量应变片电阻值用）；3 502粘结剂（氰基丙烯酸酯粘结剂）；4 1525W电烙铁、镊子等工具；5 等弯矩梁试件、温度补偿块；6 丙酮（或酒精）、石蜡、胶带、塑料薄膜、棉球等；7 测量导线若干；8 100V兆欧表（测量绝缘电阻用）；3、 实验步骤 1、用万用表，选择电阻差值0.4W以内共1213枚应变片。 2、清洗等弯矩梁，抛光后，用丙酮擦拭贴片处至棉球洁白为止。擦净后，用划针画方向线。 3、贴片。
2、 4、用万用表检查是否断路。 5、用兆欧表检查各应变片与试件间的绝缘电阻。 6、接线，导线编号，每枚片单独引线。 7、重复4、5步骤。 8、将等弯矩梁及补偿块收存待用。4、 实验报告及要求 1、简述贴片、接线、检查等步骤。用刀片清理弯矩梁试样表面，刮掉上面的502胶水和胶带；然后用砂布打磨试样表面（要贴片处），先粗后细的打磨，打磨方向与应变片主轴成45；抛光后用丙酮擦拭贴片处，直到棉球洁白为止；擦净后，画线。贴片之前用棉球把贴片处擦干净，等丙酮挥发后，把应变片带接线的那一侧黏在胶带（不是用手直接拿应变片，而是通过胶带），在画线处均匀涂抹一层502胶水，将应变片上的“十字”与画线对整齐，然后将一
3、小片保鲜膜置于应变片上，用食指挤出气泡和多余的粘结剂，然后手指按压应变片1min。接线之前，先把导线、电烙铁。焊锡准备好。接线时，先把导线固定到试样上，用镊子将应变片引线绕到上有焊锡的导线头上，然后用电烙铁焊锡，并注意导线、应变片引线与试样之间要绝缘。接好线后首先用万用表检查电阻应变片的电阻值，看是否断路，如果有问题则找出问题的原因，知道其阻值正常。然后用兆欧表检查应变片与试验是否绝缘，它们之间的电阻应大于200M欧。2、 画布片和编号图。梁上表面布片图如下（下表面和上表面类似）：试验二电阻应变片灵敏系数测定一、 目的1 掌握电阻应变片灵敏系数测定方法；2 了解电阻应变片相对电阻变化与所受应变
4、的关系。二、 测定原理本实验采用等弯矩梁装置。电阻应变片灵敏系数K定义为：因构件受力而引起电阻片的电阻变化率与构件的最大主应变之比，(1)式中，为试件表面应变片（轴向安装）所在位置上的应变，是应变片电阻的相对变化。(2)一般取2.0，是应变仪指示值。由材料力学可知，等弯矩梁有 (3)式中，f为重点挠度计读数，h为梁的厚度，L为挠度计的跨度。从而得出(4)三、 设备与仪器1 等弯矩梁及加载装置，温度补偿块（实验一中已做准备）；2 静态电阻应变仪；3 挠度计；4 其他工具。4、 实验报告及要求（一）简述实验步骤；1 测h、L。2 将等弯矩梁上纵向4枚应变片按桥法接入应变仪，预调平衡。3 先预加载1
5、3kg数次，以消除机械滞后影响。4 装挠度计，调零，应变仪再次预调平衡、调零。5 按0、4、8、12kg分级加载，进行三次，记录相应f及，取三次平均值，计算每枚应变片灵敏系数Ki，i=1，2，。6 取各应变片总平均值为灵敏系数，并计算相对标准偏差（2） 按表记录与计算各应变片灵敏系数，计算灵敏系数平均值和相对标准（表格自行设计）；应变()挠度()应变增量（）挠度增量（）K值100误差太大，故舍去21.10.7391.34142.050.71.4785192.550.52.0706273.280.72.365平均值60.6331.971其中，=（三）讨论这种标定K的误差。a) 贴片技术不过关。粘
6、贴时没有完全贴牢或者贴片的位置有误差等原因造成。b) 实验装置的误差，仪器的误差。环境因素和人为操作造成的误差等。c) 不可控的随机误差试验三电阻应变片横向效应系数的测定一、 目的1 测定电阻应变片横向效应系数。二、 测定原理若在图3所示等弯矩梁表面贴有1、2所示应变片，图3 等弯矩梁装置则有(1)(2)式中，是第i片应变片电阻的相对变化，i=1，2；一般取2.0，本实验中，；为梁材料的泊松比。应变片横向效应系数定义为：(3)其中，为正，为负。关于梁材料的泊松比，作如下讨论：由于实测不易准，且在梁上不同位置上的分布是变化的，因此采取措施设法消除。做法是在8kg和12kg重复进行数次加载读数，分
7、别代入（3）式联立求解便可消去而求得H值。三、 设备与仪器1. 等弯矩梁及加载装置，温度补偿块（实验一中已做准备）；2. 静态电阻应变仪；3. 挠度计；4. 其他工具。四、 实验步骤1 将应变仪上的K仪设置为K片值。2 将等弯矩梁上、下表面共8枚应变片按半桥法接入应变仪，预调平衡，注意拉、压片的辨认。3 分别一次加载8kg和12kg，用应变仪测出（i=1，2，8），记录于表中，重复进行三次，取三次平均值。4 按公式（3）计算H值，并求平均值及相对标准偏差。5、 实验报告要求1. 简述实验步骤。 1）将应变仪上的K仪设置为K片值。 2）将等弯矩梁上、下表面共8枚应变片按半桥法接入应变仪，预调平衡
8、，注意拉、压片的辨认。3） 分别一次加载8kg和12kg，用应变仪测出（i=1，2，8），记录于表中，重复进行三次，取三次平均值。 4）按公式（3）计算H值，并求平均值及相对标准偏差。2. 按表记录与计算各H值，计算平均值和相对标准（表格自行设计）；8-24820-5-0.053(舍去)0.0500.0515.2%12-37940-70.0090.0958-24926-40.052(舍去)0.190(舍去)0.05812-381036-8-0.003(舍去)0.0608-25725-40.0600.0180.04012-36937-90.035-0.010(舍去)2. 讨论本实验方法的测定结果
9、及测量误差。一般电阻应变片的横向效应系数为2%左右，本实验测定在5.2%。测量误差：a、应变仪存在系统误差，导致测量的不准确； b、由于应变片的粘贴不当而造成误差； C、梁的泊松比不均匀； d、操作不当造成。3. 试比较单向应变场法与本方法的优缺点。单向应变法：实验装置比较复杂，计算H相对方便；单向应力法：实验装置比较简单，而计算式相对复杂。试验四应变片在电桥中的接法一、 实验目的1 掌握静载下单点应变测量方法；2 掌握应变片半桥、全桥接法。二、 测定原理惠斯通电桥的四臂电桥如图所示，则有图1 惠斯通电桥式中，e1、e2、e3、e4分别代表各桥臂应变片的指示应变，K为应变片灵敏系数，E为桥压。
10、应变片布片图见图2，应变片的各种接桥方法如图3。图2 布片图补偿块等弯矩梁（c）e仪=4e1（c）e仪=2e1（b）e仪=2e1（a）e仪=e1图3 各种接桥方法三、 设备与仪器1 等弯矩梁及加载砝码；2 应变片、补偿片（已由实验一完成）。3 静态电阻应变仪。四、 实验步骤1 按图3所示各种接法结成桥路；2 初载为0，将应变仪调平衡，加载10kg测量，记录于自行设计的表中；3 分别加卸载三次进行数据处理，检查与应变值的倍数。五、 实验报告要求1 整理数据，写出报告；2 讨论各种接桥方法，比较其优缺点。试验五应变静态多点测量一、 实验目的1 掌握多点静态应变测量技术；2 掌握用电阻应变片方法求解
11、主应变和主方向。二、 原理与方法材料力学已经证明，平面应力状态下，只要围绕一点测得三个不同方向的线应变，就能求得该点的主应力和主方向。m-m截面图1 实验装置：弯扭组合梁因此对图1所示装置，欲基于实验求解A、B、C、D各点的主应力和主方向，只要利用应变花便可求得，实验中采用04590形式应变花，则有(1)(2)或者写成便于计算的形式：(3)(4)(5)三、 设备与仪器1 弯扭组合梁及加载砝码；2 应变片及相应工具；3 静态电阻应变仪。4 其他设备。四、 实验步骤1 自行设计接线桥路；2 自行确定加卸载等级（务必注意不要超载）；3 设计表格，进行记录与计算。4 分别加卸载三次进行数据处理，检查与
12、应变值的倍数。五、 实验报告要求1 整理数据，写出报告；第一次 F单位为N，应变10-6F-45045-45045加载20123104-48-106-994440245209-99-213-1898760367306-147-322-282130卸载60371307-139-320-28313040245205-86-215-1888820123104-39-106-9444第二次 F单位为N，应变10-6F-45045-45045加载20124101-50-105-954340244204-100-211-1908760372306-153-321-283131卸载60370303-152-
13、320-28412940245204-97-212-1918820125101-49-107-9743将一二次应变取平均值：F单位为N，应变10-6F-45045-45045加载20123.5102.5-49-105.5-9743.540244.5206.5-99.5-212-189.58760369.5306-150-321.5-282.5130.5卸载60370.5305-145.5-320-283.5129.540245204.5-91.5-213.5-189.58820124102.5-44-106.5-95.543.5=49.17 = -24.33实验装置的,2 将电测主应力、主方向
14、与理论计算值进行比较，讨论结果。电测主应力和应力方向（左边上面应变片右边是下面的应变片）：F弧度2029.34135-14.3313-0.3245713.85114-26.3711-0.362624058.66333-29.2933-0.3308826.99718-52.2472-0.352146087.9298-43.5908-0.323539.92757-78.5076-0.345286085.40992-43.9458-0.3420839.8463-78.6263-0.34684058.1707-27.1607-0.3246227.11348-52.4635-0.349552029.22
15、817-13.0682-0.3197255.42198-33.432-0.37503理论计算主应力和应力方向（上端应变片）：F 2028.08844-6.48844-0.337374056.17687-12.9769-0.337376084.26531-19.4653-0.33737实验结果分析：最大主应力实验值和理论计算值比较接近，应力方向很接近，最小主应力理论值和实验值相差较大，可能是测量设备的误差造成的。试验六动态应变测量一、 实验目的1 掌握动态应变测量的基本方法；2 掌握动态应变仪的基本原理与使用方法；3 对动态应变曲线进行分析。二、 原理与方法动态应变测量与静态应变测量基本原理相同
16、，但由于动态应力、应变随时间而发生变化，因此相应频率要求较高，对应变仪由更高的要求。电阻应变仪的工作原理如下图。图1 电阻应变仪的工作原理三、 实验装置动态应变测量系统如图2所示，由加载装置，动态电阻应变仪和计算机输出三部分组成。其中加载装置为一个简支梁中间安装一带偏心重块的可调速小型马达。启动马达时，由于偏心重块产生的离心力作用，使得梁在垂直方向受到按正弦规律变化的动载荷。梁受强迫振动，当马达转速接近梁的固有频率时，引起共振，可得到最大振幅与变形。图2 动态应变测量系统四、 设备与仪器1 动态应变测量装置；2 DH5922动态应变测试仪；3 其他设备。五、 实验步骤1 接桥。本实验要求三种方
17、式接桥，（a）单通道半桥；（b）单通道全桥；（c）双通道半桥；2 接通电源，检查电源，平衡调节，准备测量；3 设计表格，进行记录与计算。4 慢慢增加调压器电压，直至超过简支梁的固有频率，进行数据处理。六、 实验报告要求1 简述动态应变测量的各种方法；2 根据记录的应变曲线求出简支梁的最大应变值和应变频率；最大应变值为437.0，应变频率3 整理数据，写出报告；接法方式最大应变最小应变应变频率半桥420.310-6-442.010-650hz4 简述动态应变测量的特点及各种测量方法的优缺点。将应变随时间变化的过程记录下来，然后利用适当的方法分析研究试验七动荷因数测定一、 实验目的1 进一步掌握动
18、态应变测量技术；2 用实验方法测定物体自由下落时的动荷因数；二、 原理与方法构件在动荷作用下，应力不超过材料的比例极限，虎克定律仍适用，应力、应变与载荷的线性关系仍成立。若用、分别表示构件在动荷和静荷作用下的应力；用、分别表示构件在动荷和静荷作用下的应变；用Fd、Fst分别表示构件的动荷和静荷，则动荷因数Kd。用实验方法测量冲击时的和静载时的，两者之比值即为动荷因数的实验测量值。为提高测量的灵敏度，本实验用上、下对称的两片组成半桥测量桥路，应变仪读数应变值为两片的应变之差，因为上、下对称的两片应变值理论上是数值相等，符号相反，故两者之差即为一片应变值的两倍。三、 设备与仪器1 弯扭组合实验装置
19、；2 DH5922动态应变测试仪；3 其他设备。四、 实验步骤1 半桥接桥。2 接通电源，检查电源，平衡调节，准备测量；3 设计表格，进行记录与计算。4 三次不同高度的砝码自由下落，进行数据处理。注意：突然加载时应保证砝码与砝码盘完全接触后，立即松手；砝码自由下落冲击时，其冲击高度应保持准确，严禁超过规定高度（60mm）冲击，以避免损坏装置。五、 实验报告要求1 整理数据，写出报告；下落高度h最大应变稳定应变动荷因数0-171.0-103.51.6520-780.2-103.57.5440-1074.4-103.510.3860-1200.1-103.511.602 进行实验结果与计算结果对比，分析误差原因。计算，t为砝码与盘发生冲击作用时间从上图中取0.8ms下落高度h实验动载因数计算动载因数01.651207.547.94010.3811.26011.6013.7误差分析：下落高度控制不准确，测得的应变有误差。实验八光测实验当时会出现等差线。只有等差线，无等倾线，故等差线比较清晰。如下图：试样做纯弯曲，黑色条纹为等差线。中心层并不是黑色条纹，因为时光强不为0，所以中心层是亮条纹。
