实验力学实验报告

1实验力学实验报告院系：专业：年级：班级：姓名：学号：成绩：评阅老师：2R1R2R4BCDAR3全桥接线ABCR2R1半桥接线目录实验1应变计粘贴与桥路设计实验2弯扭薄壁管内力测定实验3应变计横向效应系数的测定实验4应变计灵敏系数测定和机械滞后实验5动态应变信号数据采集实验6光弹性实验实验7演示实验实验1应变计粘贴与桥路设计实验目的：在单拉试样上粘贴应变计，设计桥路。并通过试验测定材料E、μ。实验设备：应变计、粘贴工具、Q235拉伸试样、电表、烙铁、丙酮、导线、酒精、锡焊、焊锡、焊锡膏、脱脂棉球、502胶、镊子、中粒度砂纸、金属片小组名单：实验日期：实验原理：在应变电测工作中，根据测量目的合理的布片，并把应变计构成合适的桥路。常用的布片方法有半桥接线法和全桥接线法。两种接线法的示意图如下：3指示应变：半桥接线：21d全桥接线：4321d实验操作步骤：1.检查、分选应变计：检查应变计的外观、剔除那些敏感删有形状缺陷，片内有气泡、霉变或锈点等的应变计；用万用表逐一测量筛选出的应变计的电阻，每组的阻值差异不超过0.5Ω。2.构件测点表面处理：用中粒度砂纸沿与贴片方向成±45°的方向在试样上交叉打出纹路。用脱脂棉球蘸丙酮少许清洗测点表面，以清除油脂灰尘等，反复擦拭直至棉球上无污迹为止，然后用干棉球擦净表面。禁止用手触摸或用嘴吹处理好的表面。稍等一会儿，待表面溶剂挥发完后方可粘贴应变计。3.粘贴应变计：用半干酒精棉球擦一下应变计底面，待酒精完全挥发后，用尖头无齿小弹力镊子平夹应变计引出线一端（注意不要用力过大），用另一只手捏直引出线并使其稍弯向非粘贴面一方，以便粘贴。使应变计粘贴面向上，在一端滴上一小滴胶液，然后反转应变计，把握好测点位置和贴片方向，将应变计置于测点，靠胶液自身的流浸性使测点面与应变计粘贴面都浸均胶水，用镊子迅速找正方位，然后在应变计上垫一层聚乙烯薄膜，用手指轻按非引线一端并平稳向另一端滚压，挤出多余胶水。去掉薄膜，检查应变计方位，再垫上薄膜垂直施压5min左右。4.检查应变计：检查贴好的应变计外观，并对其电阻值和绝缘电阻进行测量，正常情况下，其阻值应没变化。5.连接固定导线：如右图所示，锡焊时，接线端子的焊点处要用砂纸刮掉保护层。接好后还应用万用表检查线路是否接通。附上详细操作的步骤图：5.接线。焊接应变计引线与导线，然后用酒精棉球清理焊点处。6.检查粘贴质量。测量阻值与绝缘电阻是否符合要求，并接应变仪预调看是否可以平衡。7.防潮。选择防潮性能及附着力好、绝缘电阻高、无腐蚀作用的软性胶密封。2.贴片。选择阻值相近的应变计，在基底上滴上胶水，翻转后沿划线方向粘贴，加盖聚四氟乙烯薄膜碾压后垂直加压，3分钟后再剥离薄膜。4.安装接线端子。砂毛接线端子保护层，并粘贴端子于应变计引出线一端。粘贴应变计的常用器材1.划线、表面处理。用120#砂纸沿与粘贴方向成±45°交叉打磨、然后用丙酮棉球洗净表面。4BS=260mmAA45A0A-45B45实验2弯曲薄壁管内力测定实验目的：（1）由已有弯扭实验装置及贴好的应变计测定弯扭薄壁管截面内力，并与理论值比较。（2）练习应变成分分析方法。实验设备：弯扭实验装置（贴好应变片）、静态应变仪小组名单：实验日期：实验原理：5MACTMNCTMNA2--00d00QDBTQNDTQNB2--4545d4545TMQBTMQB-45-45TMQTMQ-45-DD45d3164d3EQ）（d364EdMπA0°C0°CAB2半桥法测弯矩ABCDD45°D-45°B-45°B45°6全桥法测QzB45°D45°CAB1半桥法测剪力ABCDA45°A-45C-45°C45°4全桥法测TABCDA45°A-45C45°C-45°5Qy（1）实验装置，如图所示：（2）由实验装置示意图可分析得出各应变计所含的应变成分，如下列各式所示：（3）待测内力的理论值：M=P*SQ=P；实验值为：（4）实验所用的电桥：如图所示6原始记录：1.实验仪器参数：E=210GPaμ=0.3K=2.13D=40mmt=1.8mms=260mml=230mmƟ=30°2.实验数据：200N半桥测弯矩144测剪力169全桥Qy14Qz9T169数据处理：1.半桥法测弯矩理论值：实验值：=25.852.半桥法测剪力理论值：Q(200)=Psin30=100N实验值：Q(200)==129.6553N3.全桥测剪力理论值：Q(200)=Psin30=100N实验值：Q(200)=133.87N载荷值微应变值με7RRRRHlhxLLxLLLknLkRR101tR结果分析：1.由实验数据可以看出，在误差允许的范围内，弯矩的测量结果与理论值是基本吻合的。2.剪力的测量结果与理论值相差较大，原因可能是加载的时候未调零使得实际荷载大于计算荷载。实验3应变计横向效应系数的测定实验目的：用等强度梁测定应变计横向效应系数H实验设备：等强度梁、应变仪小组名单：实验日期：实验原理：应变计的横向效应系数，定义为同一大小的单向应变分别作用于同一应变计的栅宽与栅长方向时，所得电阻变化率之比（用百分数表示），用H表示,即性质说明：在单向应变场中，应变计1的轴线平行于εx方向，应变计2垂直于εx。ζ——栅丝单位长度的电阻值，设ζL≠ζt。设L段有n段，t段有（n-1）段，因栅丝很细，可认为横向的应变不引起丝的电阻变化。根据式（1-1）802LRxttxttxtttkBktnkRR)1(2LtLttLtLkknLBRRRRRRRRH112212LBHH0211BLHH0111212011HHHL122011HHHB201102H应变计1：应变计2：kL，kt——表示L段和t段材料的应变灵敏度。B=(n-1)t为栅宽。由上式可得：经过推导可得：由此解得：再由这几个式子不难得到：原始记录：1.实验所用应变片为纸基应变片，分级加载，所得实验数据如下表所示：2.实验所用应变片为胶基应变片，分级加载，所得实验数据如下表所示：本实验中μ0=0.3数据处理：1.根据H的计算公式算的结果如下表所示（纸基）：12345R1（横向）65131199263326R2（纵向）-4-9-13-23-3712345R1（横向）60121183244305R2（纵向）-16-34-51-68-87载荷应变计载荷应变计92.根据H的计算公式算的结果如下表所示（胶基）：结果分析：（1）通过实验结果可以看出，横向效应系数随载荷的增加而缓慢增加，但与荷载的增量相比较属于微小量，可以认为横向效应系数不变。（2）本实验采用温度补偿块，应变仪自动消去温度效应的影响，故应变仪读数即为所测应变。实验4应变计灵敏系数测定和机械滞后实验目的：测定应变计灵敏度系数和机械滞后应变计参数：SZ120—5AA(纸基应变计)，R=119Ω，K=2.11；BX120—3AA(胶基泊式)，R=120.1Ω，K=2.05实验设备：灵敏系数标定装置、静态应变仪、百分表三点挠度计小组名单：实验日期：实验原理：载荷H值165-40.3552131-90.3613199-130.3584263-230.3785326-370.340载荷H值160-160.5252121-340.5363183-510.5344244-680.5345305-870.539121210xKRR222lfhhfflfhxxdK2（1）应变计类似于一段合金丝的性能，在较大范围内，应变计的电阻相对变化率∆R/R与其敏感栅轴向所产生的应变εx成正比，即：（2）在梁的纯弯段内放置一个三点挠度仪，由梁受弯后挠度仪上的千分表读数f即可计算梁的真实轴向应变εx：（3）实验时一般选用精度较高、经严格校准的电阻应变仪进行实验，将梁上应变计作为工作应变计，和另一个补偿应变计按半桥接入应变仪，并把仪器灵敏系数置于2.00，经过预调平衡后，进行加载并读取相应的应变读数εd。（4）有以上各步可求得应变计灵敏系数公式为：（5）使梁产生的实际应变为εx≈1000με。规定一批应变计的抽样率为1%（最少不少于标定时要6片），取其平均值作为同一批应变计的灵敏系数。原始记录：实验分十次加载，每次100个微应变，逐级加载，所得实验数据如下两表所示（其中表一为纸基应变片，表二为胶基应变片），其中左下列数字为应变计序号，每个应变计对应两组数据，上面一组为加载时的数据，下面一组为卸载时的数据：表一：纸基应变片表二：胶基应变片01234567891085161832385157717580-18-8-27142331435365954104147200248296345397430450-49-54086132181229278328381104380121156198236279318349380-35-42963100137177216260305次数应变计1101234567891011042063114145166217248289241025105010420831341551862172583221092083134175196247278329301032-103010420931541652062572783431082063124165186237278329321033-108-3101205313414520624727833数据处理：1.根据换算规律，1格=0.01mm，加载十次对应的挠度f值如下表：2.由以上数据再根据公式算出六组结果如下：12345678910平均12．082.062.0732.072.0642.072.0692.072.0532.052.06622.182.082.0872.0852.0762.1332.0772.0752.0672.0642.09232.162.062.082.082.0722.0772.0772.082.0712.0662.08280.10.160.120.160.1520.170.1630.1780.1670.160.15391.081.040.981.000.9920.9870.9860.9930.9560.90.991100.860.80.8070.780.7920.7870.7970.7950.7760.7600.7153．1、2、3组应变计为胶基应变计，取平均值得：K=（2.066+2.092+2.082）/3=2.0808、9、10,、组数据误差太大，予以舍去，实验数据失败4．由三组应变计在加载和卸载时的示数，用excel做出机械滞后图，如下图所示：加载次数12345678910（mm）0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01002003004005006007008009001000fflfhx10002次数应变计次数应变计12结果分析：（1）在计算灵敏度系数时，8、9、10数据失败，不能用来计算，应当舍去。（2）由机械滞后图可知，1、2、3号胶基应变计没有明显的机械滞后现象；8、9、10号纸基应变计加载和卸载时的应变差别较大，但并不是机械滞后，究其原因，可能是静态应变仪数值显示的问题，也可能是操作过程中出现了错误实验5动态应变信号数据采集实验目的：了解动态信号数据系统；熟悉Vibsys系统操作与信号标定、转换等方法。实验设备：等强度梁动应变测量装置、动态应变仪（BZ2202Z）、数据采集仪、笔记本电脑、Vibsys软件小组名单：实验日期：13实验原理：1.实验热采用等强度梁，交变荷载由一端装有偏心质量的可调速的微型直流电机提供。2.实验测量的是梁截面某处竖向交变干扰力量引起的最大弯曲应力。3.V