实验力学复习讲义

一、填空

1.计量的特点：准确性、一致性、溯源性、法制性。

2.脆性涂层法是一种无损检测法，常用的脆性涂料：松脂基、陶瓷基。

3.正态密度分布曲线，标准误差σ越大，曲线越平缓。

4. 独立的基本物理量有7个，力学相关的有4个：长度、时间、质量、温度。

5.相似模拟要保证模型材料与原型材料的泊松比相同，否则会带来误差。

6.云纹法做实验有两个栅：试件栅、参考栅。出现两种基本云纹：平行云纹、转角云纹。

7.建立应变与云纹关系的方法：几何法、位移导数法

二、名词解释

1.计量的定义：从狭义上讲，计量是与测量结果置信度相关的，与测量不准确度联系在一起

的一种规范化的测量。

2.测量准确度：是指测量结果与被测量真值之间的一致程度。

3.热光弹法：用光弹法来研究结构热应力状态的方法。

4.动态光弹法：用光弹法来研究构件在振动或冲击等动态载荷作用下，构件中的应力状态随

时间变化的方法。

5.光学蠕变：指光弹材料在一定的外力载荷下，条纹级数随时间而缓慢增加的现象。

6.时间边缘效应：指光弹材料在不受力的情况下，在室温下，随着时间的增长，在材料的边

缘引起的初应力。

7.等差线：代表两个主应力差相等的线。

8.三倍标准误差判据：当单个测量值的误差大于这组观测值标准误差的三倍时，取消这个测

量值。

9.测量不准确度：表征合理地赋予被测量值的分散性，与测量结果相联系的参数。

10.测量精密度：指在规定条件下获得的各个独立观测值之间的一致程度。

11.相似第二定理：表示一现象各物理量之间的关系方程式都可以转化为无量纲方程，无量

纲方程的各项即是相似判据。

12.相似第三定理：在物理方程相同的情况下，如果两个现象单值条件相似，亦即从单值条件下引出的相似判据若与现象本身的相似判据相同，则这两个现象一定相似。

13.π定理：所有的量纲齐次方程均可化作无量纲综合数群之和的形式，无量纲数群π项的数目为n-m个，其中n为方程中不同物理量的数目，m为独立的基本未知量个数。

14.电阻应变效应：绝大多数金属丝在受到拉伸（或压缩）时，电阻值会增加（或减小），这种电阻值随变形发生变化的现象就叫电阻应变效应。

三、论述

1.透射光弹与反射光弹之间的区别和联系？定义？分别如何测量？

透射光弹得到的等差线直接反映了模型中主应力差的分布规律；反射光弹试验中，构件受力后得到的等差线反映的是贴片中主应变差分布的规律，要通过贴片与构件应变相同的条件，才能求得构件的主应力差。

透射光弹的光路，偏振光入射到受力模型后，即产生双折射效应，偏振光是一次通过模型；在反射光弹中，偏振光入射贴片后，经反射层反射，再通过贴片，产生光程差，因此偏振光是两次通过贴片的。

透射测得的是材料条纹值，反射测得的是应变条纹值。

反射光弹与材料无关，表面贴片测试即可，工程意义大，可修正验算；透射光弹工程使

用少，不方便。

反射光弹用应变分离法计算内部应力，透射用剪应力差法计算。

2.云纹法测平面应力场应变的步骤？

平面应变场测量：

第一，将基准栅与试件栅平行于x方向放置；f x，h y

第二，将基准栅与试件栅平行于y方向放置；f y，h x

3.现场测试技术综合：

1）应变片：常见应变片的种类、各自使用特点、使用场合、如何选型。

①常见的应变片：

a.丝式应变片：回绕丝式应变片、短接式应变片、张丝式应变片、卷绕式应变片；

b.箔式应变片；

c.应变花；

d.半导体应变片；

e.薄膜式应变片；

f.特种应变片；

②选用应变片的原则和方法

a.品种

温度、湿度、流体压力、核辐射、结构应力状态、荷载特性、应力与标距的范围、应变片加强效应、其他因素。

b.阻值.在选用时，主要根据应变仪测量桥组合要求，并减少温度、湿度等外界因素影响的原则来确定。

Ⅰ.通常利用等臂电桥测量，而等臂电桥是按120Ω设计的，所以无特殊要求，选用120欧应变片；

Ⅱ.交流电桥，考虑到阻抗问题，选用高阻值应变片较好；

Ⅲ.散热条件不好的场合，因为电桥的内阻通常为120Ω，应选用240~360Ω的应变片，以减少热漂移；

Ⅳ.若测量导线较长，因增大应变片电阻，减少导线引起的零漂；

Ⅴ.工作在潮湿环境下，在绝缘电阻相同的情况下，应变片的阻值越小，产生的零点漂移越小。

c.标距

Ⅰ.结构材料特性。匀质材料小标距，非匀质材料大标距。

Ⅱ.应力梯度。梯度大选小标距。

2）桥路：组桥等

三种桥路的选择，与距离远近的关系

3）现场测试：火炬塔（理论分析、应变片的选择、选桥）

如何贴应变片、电测如何用、工艺流程：粘贴、打磨、加载、编号

理论分析：现场环境：潮湿；塔吊很高，因此选择四分之一桥（省线）加循环检测仪。判断吊钩吊点、支腿、应力集中位置，来选择在何处集中测试，确定应变片的位置。

应变片选择：应变片品种、阻值选择：在潮湿环境下测量，要选择防潮性能好的胶基应变片以及响应的抗湿性强的粘接剂。对于长期观测并要求有一定耐久性和稳定性的场合，应选用耐高温老化性能好的胶基应变片及相应的粘接剂。

打磨、粘贴、编号等

选桥

加载：卷扬机+A型桅杆

监测、检验

计算

分析：可以回答误差分析，如环境潮湿；应变片阻值、类型等的选择；应变片粘贴位置；仪器测量误差、人为读数等误差

评判：如材料损伤等

4.测量不准确度的来源

测量过程中有许多引起测量不准确度的来源，并大致分为以下十个方面：

1）对测量的定义不完整或不完善。定义要完整表述，如在测量长度的定义中指定温度及压力，就可以避免因温度和压力影响不不确定度。

2）实现被测量定义的方法不理想。如上所述，定义完整，但实测时温度及压力达不到定义的要求，使结果中引入了不确定度。

3）取样的代表性不够，即被测量的样本不能代表所定义的被测量。如测定某材料在某条件下的某一参数，由于测量方法和设备的限制，只能取材料的一部分作为样块进行测量，如果测量时所用样块在材料的成分或均匀性方面不能完全代表定义的被测量，样块将引起不确定度。

4）对被测量过程受环境影响的认识不周全，或对环境条件的测量与控制不完善。如1）例，不仅温度和压力影响长度测量，湿度及支撑方式等也有影响，但由于认识不足，没有采取措施，引起不确定度。

5）对模拟仪器的读数存在人为偏差。模拟仪器在读数时，一般估计到最小分度值的十分之一。由于观测者位置和观测者个人习惯不同等原因，可能对同一状态下的显示值有不同的估计值，产生不确定度。

6）测量仪器的分辨力或鉴别力不够。数字式测量仪器的不确定度来源之一，是其指示装置的分辨力。即使指示为理想重复，这种重复性对不确定度的贡献也不为零，这是因为当输入信号在一个已知的区间内变动时，该仪器却给出了同样的指示。

7）赋予测量标准和标准物质的值不准。通常的测量是通过被测量与测量标准的给定值进行比较实现的，因此该测量标准的不确定度将直接引入测量结果。例如天平测量时，测得质量的不确定度中包括了砝码的不确定度。

8）用于数据计算的常量和其他参量不准。如计算需要查有关资料数据手册，同时也可以手册查出或计算出该值的不确定度，它同样是测量结果不确定度的一个来源。

9）测量方法和测量程序的近似性和假定性。如数学表达式的近似、自动测试程序的迭代程度、测量系统不完善等引起的不准确度。

10）表面上看来完全相同的条件，被测量重复观测值的变化。实际中，无论怎样控制环境等影响因素，测得的结果总会存在分散性，这是因为随机现象引起的客观存在现象。

以上不确定度的来源不一定的独立的，如第十项可能与前面各项都有关系。

5.现场测试技术

一、测试准备工作

1.确定测试方案

监测设备安装及工程建设的应力指标。

2.应变测试点的选择

通常情况下，测点应布置在构件的易破碎区、应力集中区、最大应力区以及需要测定应力分布的地方。对于重要的地区还应布置备用和校核测点。

一般来说，测点越多越能了解构件的应变情况，但测点太多，会增加仪器设备，使得成本加大，也可能会影响主要测点数据的取得。实际中常利用结构的对称性来减少测点。

3.构件加载与测量