力学实验技术教学大纲

本科《力学实验技术》课程教学大纲、课程基本情况

三、课程主要教学内容（可列多级标题，如设有实验，还须注明各实验名称、实验目的及实验内容），注：星号为自学内容

第一」

早

全息干涉技术，

第一节光学测量技术简介

第二节全息照相的基本原理

第三节双曝光与时间平均全息干涉

第四节实时与频闪全息干涉

第五节全息干涉术的应用介绍

第

二早散斑干涉技术，

第一节散斑的性质和检测原理

第二节散斑照相术

第三节散斑场的逐点和全场分析

第四节双光场散斑干涉

综合设计型实验

效应系数的方法之一即在等强度梁表面沿轴向和横向各贴一片应变片 受力弯曲时，应变片R o 受拉应变£；应变片R90因泊松比效应受压应变

£=-卩£用电阻应

化得:

*实验二 应变片在电桥中的接法及

K 、H 的标定

（一）实验目的

1、掌握电阻应变片的组桥方法

2、掌握一种电阻应变片灵敏系数 K 和横向效应系数 H 的测定方法

3、学会静态应变仪的使用

（二）实验内容

本实验采用等强度悬臂梁装置来测定电阻应变片的灵敏系数 K 。在悬臂梁弯曲过程中,

用带有千分表的挠度计测量挠度

f ，可以计算出梁表面的轴向应变为：

4hf L 2

其中h 为等强度梁的厚度；f 为挠度计上的千分表的读数； L 为挠度计的跨度。从同一批生

产出来的未知灵敏系数

K 的应变片中选出一定数量的应变片沿着轴向粘贴在等强度梁的表

面，悬臂梁弯曲过程中，在记录挠度

f 的同时，用应变仪测量梁上应变片的应变

&仪，则:

R R

其中K 仪通常为2.oo ; K 为待测的应变片的灵敏系数。因此，有:

K 仪仪

K

R/R

K 仪仪

2

4hf /L

此外，应变片的横向效应系数 H

为:

K L

其中：K L 为应变片的纵向灵敏系数;

K B 为应变片的横向灵敏系数。测量电阻应变片的横向

R o 、R 90，当等强度梁

变仪分别测量£1仪和

£仪，若其电阻相对变化为

R o

R 0 1

K L 1

K B (

R o

R o

R 90

1

和验

1

) K L

1

2

，则:

K B 2

Ro

R 9o

2

K L (

1

) K L

2

K B 1

其中：K 仪为电阻应变仪的灵敏系数,

般取 K 仪=2.00; □为等强度梁的泊松比。将上式简

2、掌握测量物体表面静态变形的双曝光全息干涉技术

（二）实验内容

1、按实验指导书中图1布置光路。注意，参物光光程应尽量小，强度比以4:1左右为

宜，参考光与物光的夹角要合适。

(1)

v

2、 按实验指导书中图2,测量照明方向矢量 K 0及观察方向矢量 K 1与表面位移方向（沿 物面法线方向）

间的平均角度

0和1。

3、 对图1所用的模型试件，在加载前后分别曝光一次，且两个全息像记录在同一张全息 底片上。注意进

行双曝光全息记录时，两次记录时间应尽量保持一致。

4、 按规定的冲洗程序对全息干板进行处理。

5、 观察再现物像上的全息条纹，并进行图像摄取。

6、 实验结束后，对物体表面沿y 方向某一截面进行数据处理，

作位移分布曲线。根据薄

板的小挠度理论，本实验中试件表面各点位移可近似为沿表面法向， 即仅存在法向位

移w,因而位移分量可按下式计算。

w ——n

（n 0,1,2 ）

COS 1 COS o

（三） 实验类型

综合设计型实验

实验三双曝光散斑照相测量静态物体表面面内位移 （一） 实验目的

1、 了解主观散斑与客观散斑，感性认识影响散斑颗粒大小的主要因素

2、 掌握单光束散斑照相测量静态物体位移或变形的基本原理与技术

（二） 实验内容

1、按实验指导书中图 1安排好光路，并调好距离及相关参数，如成像是否清楚、散斑场 强度是否合适、散

斑颗粒是否均匀且大小适中等，同时控制位移加载量在

50到100微米。

2、 测量散斑照相光路中物距、像距或园盘直径与园盘像的直径，以计算成象系统的放大 倍数。

3、 用图1所示光路，利用双曝光技术将物体变形前后的两个散斑图记录在同一张全息底 片上，并按规定的

操作程序处理底片。

4、按图3的光路布置，利用逐点分析方法提取位移信息。分析位置分别为水平半径、垂 直半径及45度方向半径，各测点分别距园盘中心为 7mm, 14mm, 21mm.。测量中可选择测

量杨氏条纹间距，也可以测量杨氏条纹在

x 及y 轴节距。计算公式如下：

L

u --------

M

L

上式中 为You ng's 条纹的间距（相邻亮条纹或暗条纹之间的距离） ,d （u,v ）为物体表

面位移，L 为散斑图到屏幕的距离， O.6328um ，为激光波长， x

与

y

分别为杨氏条

纹沿x 及y 轴节距。

5、实验报告要求：

1） 列表或曲线给出检测位移结果并与计算结果进行比较 2） 分析误差大小及来源

3） 将实验过程及相关参数详细写入实验报告

（三）实验类型 综合设计型实验

*实验四几何云纹实验

（一） 实验目的

1、 通过几何云纹实验，了解几何云纹的产生方式；熟悉基本的云纹计量光路

2、 通过曲杆试件对称面的应变与应力测定，掌握云纹的基本计量方法

（二） 实验内容

1、 光路图如图所示调整光路与加载装置

2、 将粘有变形栅的试件置于加载架上，加载至适当载荷，然后将分析栅仅贴紧试件栅

并调整分析栅的位置，使两栅线平行（调整到云纹条纹上下对称分布即可）

。

3、 观察屏上云纹图的特点，并作记录

4、 根据云纹图，计算对称面上各点的应变值，并与理论值比较。

5、 实验报告要求：

1） 说明试件在对称截面上平行云纹图样的特点，在该截面上如何判断各点应变的 正负号； 2） 根据曲杆的平行云纹图样计算对称截面上各点的应力，并与理论应力曲线进行 比较（图画在

同一张图上）；

3） 计算实验的 m ax 和理论的 max 的相对误差：

讪「100%

maxc

（三） 实验类型

综合设计型实验

实验五平面光弹基本实验 （一）

实验目的

在实际计量中也可以直接测量

及条纹与X f 轴的夹角

，此时有如下关系式:

x y