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1、材料弹性模量及泊松比测试实验教案材料弹性模量及泊松比测试实验 教学内容： 一、电测法原理 1、应变片测试原理 2、惠斯登路桥应用 1/4桥 温度补偿片(R2) 半桥 全桥 二、应变片的粘贴步骤 1、选片 2、测点表面的清洁处理 3、贴片 4、干燥处理 5、接线 6、防潮处理 三、材料弹性模量和泊松比的测定 包括实验目的、实验内容、实验仪器设备和材料清单、实验原理、实验步骤及结果测试等。 四、应变仪的操作方法 教学要求： 理解电测法的原理、应变片的粘贴步骤；掌握材料弹性模量和泊松比测定的原理及应变仪的使用。 重点：电测法原理，实验原理，应变仪的使用。 一、电测法原理 1、应变片测试原理 电测法是
2、工程上常用的对实际构件进行应力分析实验的方法之一。它是通过贴在构件被测点处的电阻应变片(以下简称应变片)，将被测点的应变值转换为应变片的电阻变化，再利用电阻应变仪测出应变片的电阻变量，并直接转换输出应变值，然后依据虎克定律计算出构件被测点的应力值的大小。在电测法中，主要设备是电阻应变片和电阻应变仪。其中，电阻应变片是将应变变化量转变成电阻变化量的转换组件。应变电测发具有感受元件重量轻，体积小；量测系统信号传递迅速、灵敏度高、可遥感，便于与计算机连用及实现自动化等优点。它的工作原理很简单，是依据金属丝的电阻R 与其本身长度L 成正比，与其横截面积A成反比这一物理学定律而得，用公式表示其电阻即为：
3、 R=rL/A(ID为电阻系数）当电阻丝受到轴向拉伸或压缩时，上式中的L、A、p均将发生变化。若此时对上式两端同取对数，即有： lnR=lnr+lnL-lnA 对其进行数学求导，有： dR/R=dr/r+dL/L-dA/A 因为金属电阻线受轴向拉伸(或压缩)作用时，式中： 所以上式可写成： 并令 式中：u-电阻丝材料的泊松比 K。单丝灵敏系数。则： 对大多数电阻丝而言，K0为常量，对丝栅状应变片或箔式应变片，考虑到已不是单根丝，故改用灵敏系数K代替代。 可见，应变片的电阻变化率与应变值呈线性关系。当把应变片牢固粘贴于试件上，使之与试同步变形时，便可由式(中的电量非电量转换关系调得试件的应变。
4、2、惠斯登路桥应用 图1 惠斯登电桥 1/4桥 温度补偿片(R2) 半桥 全桥 二、应变片的粘贴步骤 1、选片 2、测点表面的清洁处理 3、贴片 4、干燥处理 5、接线 6、防潮处理 三、材料弹性模量和泊松比的测定 1、实验目的 用电阻应变片测量材料弹性模量E和泊松比； 验证虎克定律； 掌握电测方法的组桥原理与应用。 2、实验内容 用应变电测法测定钢材的弹性模量E和泊松比m。 3、实验仪器设备和材料清单 1。YE15002 多功能材料力学电测实验台。 YE2538A程控静态应变仪一台。 试件一根。 游标卡尺。 4、实验原理 实验装置见图1-1，它由手轮、试件、支承框架、拉压力传感器等组成。 材
5、料在弹性阶段服从虎克定律，其关系为E=s，若已知载荷P及试件横截eP， 若同时测得试件表Aep面面积A，只要测得试件表面轴向应变p就可得E=面横向应变p ，则m=epep 。 图3 实验装置 1.手轮；2.试件；3. 支承框架；4.拉压力传感器 E、u测定试件见图1-2，是由铝合金加工成的板试件，在试件中间的两个面上，沿试件的轴线方向和横向共粘贴四片应变片，分别为R1、R2、R1、R2，采用1/4桥接线法。由轴向应变测量桥和横向应变测量桥可分别测得p 和p，也就可计算得到弹性模量E和泊松比u。 图1-2 试件、应变片布置图及桥路布置图 5、实验步骤及结果测试 实验步骤 用游标卡尺测量试件横截面
6、尺寸。 接通测力仪电源， 将测力仪开关置开。 按图1-2将应变片按1/4接线法接至应变仪通道上。 检查应变仪灵敏系数是否与应变片一致，若不一致，重新设置。 实验： a.本实验取初始载荷P0=0.5kN，Pmax=1.2kN，P=0.2kN，共分6次加载； b.加初始载荷0.2kN，通道置零； c.逐级加载，记录各级载荷作用下的读数应变。实验数据记录可参考下面记录表。 试验结束后，实验机卸载，切断应变仪电源。取下试件。 实验结果处理 根据记录表记录的各项数据，每级相减，得到各级增加量的差值，然后，计算这些差值的算术平均值P均、P均 、P均，可由下式计算出弹性模量E和泊松比u。 DeP均DP均 m
7、= E=DeP均AODeP均6、考核形式 考核的方式 指导教师对每一个实验学生进行考核，并要求学生认真完成实验报告，考核成绩分为：优秀、良好、中等、及格、不及格五等。 成绩评定标准 A、认真、正确完成实验，实验报告写的字迹秀美，条理阐述清楚、得当，程序完善，顺理成章。出勤率达90%以上，能够熟练掌握各种测量仪器的应用者，考核成绩定为优秀； B、认真、正确完成实验，实验报告写的字迹工整，条理阐述清楚，程序完善。出勤率达80%以上，能够比较熟练掌握各种测量仪器的应用者，考核成绩定为良好； C、较为认真地完成实验，实验报告写的比较好，条理阐述比较清楚，符合程序规定。出勤率达70%以上，能较好的掌握各
8、种测量仪器的应用者，考核成绩定为中等； D、较为认真地完成实验，实验报告写的字迹比较潦草，但条理阐述还算清楚。出勤率达60%以上，会使用各种测量仪器者，考核成绩定为及格； E、不认真做实验或抄袭别人的实验报告，出勤率不足60%，不能正确的使用各种测量仪器者，考核成绩定为不及格。 7、实验报告要求 试验报告应包括：试验名称、试验目的、仪器设备名称、规格、量程，试验记录及结果等。 8、思考题 1试件尺寸、形状对测定弹性模量E和泊松比u有无影响？为什么？ 2试件上应变片粘贴时与试件轴线出现平移或角度差，对试验结果有无影响？ 记录表 读数应变 序号 初载 1 2 3 4 5 6 7 8 均值 载荷 P P均 p均 p均 轴向应变 Pd1 Pd2 /2 Pd Pd1 横向应变 Pd2 P /2 Pd 实验结果： 弹性模量E= 泊松比u= 6
