刘鸿文版材料力学课件14

A z
快轴
慢轴 45°45°
P
S
读数 1 2 3 4
六、布片：尽可能使片子的方向与主应力方向一致。
主应力方向未知时，必须由三个独立量才能确定一点的 应力状态。
90°
45°
60° 0° 0°
120°
三片45°应变花
三片60°应变花
七、主应变与测量应变之间的关系：
1 cos2 xy sin2 2 2 2 x y 1 sin2 xy cos2 2 2 2
x y x y
max 1 2 2 ( x y ) ( x y ) xy min 2
tg2 0 xy


x y
[例1 ] 用45°应变花测得一点的三个线应变后，求该点的主 应变。 y u
45°
0
x
max
且与偏振轴重合。
②等差线
s in
0 N
形成的干涉条纹——等差线 以白光为光源, 等差线为彩色条 纹,故等差线又 称等色线
N 0 , 称为
0级等差线(黑色)
N 1 , 称为
1级等差线
N ( 1 2 ) f Ch h
f——材料的条纹值。
③区分等倾线与等差线
N
a、反复加载，等倾线不变，等差线改变。 b、同步旋转起偏镜与检偏镜，等倾线改变，等差线不变。 c、凭经验，等倾线较粗（一片黑），等差线较细（一条线）。
四、电桥平衡原理 B
R1 R4 时: R2 R3
R1
I1,2 A R4 I3,4 D
U 0
R2 电阻变化后：
C U
R3
E R R R R U ( 1 2 3 4 ) 4 R1 R2 R3 R4
KE (1 2 3 4 ) 4
电压输出桥
五、电阻应变仪
将输出电压转变为应变读数。
方法都有了快速发展和广泛应用。
§14–2 电阻应变计法的原理及应用 L 一、电阻定律：导体电阻 R A 二、弹性定律：导体受力或变温后，L、A都将发生改变。 1 2


E
T
3
三、电阻应变片：
R L K K R L
5
1—覆盖层 4—粘结剂
4
Ｋ— 灵敏系数：
丝绕式应变片
2—基底 3—引出线 5—敏感栅
2 光强 : I K (a sin )
I 0 时，检偏镜后出现黑点 。
sin 0
m0 , 称为0.5级等差线 .
N (N=0,1,2,……)
m1 , 为1.5级等差线 .
正交圆偏振场中，无等倾线。故等差线比较清晰。
4.正交圆偏振场中的光强： 快轴 慢轴 45°45°
八、接桥： 要使应力正负相间；全桥精度高，半桥精度低。常用半桥 双臂式桥路。 九、温度补偿：


E
T
最好能在桥路中自补偿；否则，要用绝对不受力的温度补偿片。 工作片与补偿片要始终处于同一温度场中。
§14－3 光弹性法的原理及应用
一、光测原理： 1.永久双折射： 2.暂时（人工）双折射：
e
3.对破坏或失效构件进行分析，提出改进措施，防止再次破坏。
4.测定外载的大小、方向以及各种动响应。 5.从试验中探索新的规律，并对应力分析理论和计算方法进行 校核。
二、实验应力分析方法简介：
1. 机 械 量 测 法
东汉郑玄(127—200)注释的《考工记•弓人》中的测变形图
里奥纳多•达•芬奇(1452—1519)
1 2 2 max ( x y ) 2[ x u）（ u y）] （ 2
1 2 2 min ( x y ) 2[ x u）（ u y）] （ 2




tg2 0
2 u x y
x y
[例2 ] 用60°应变花测得一点的三 个线应变后，求该点的主应变。 60° 0° 120°
此图被认为是最早的材力试验
里奥纳多•达•芬奇设计的铁丝受 拉试验
伽利略 (1564—1642)
穆申布洛依克 (1692—1761)
2.其它方法：
20世纪初至今，电学、光学、声学和材料科学的发展， 为试验应力分析其它测量方法的产生创造了条件。于是，电 阻应变法、普通光弹法、全息光弹法、散斑法、声发射法等
材料力学
刘鸿文主编(第4版) 高等教育出版社
目录
第十四章
§14–1 概 述
实验应力分析基础
§14–2 电阻应变计法的原理及应用
§14–3 光弹性法的原理及应用
§14–１ 概 一、实验应力分析方法的作用：
述
1.设计时，测定模型的应力或变形，依此来确定构件的合理尺 寸和结构形式。 2.工作中，测定构件的真实应力或变形，找出最大应力的位置 和数值，以评价工程结构的安全可靠性，并为提高设备的 工作能力提供依据。
3 ( 60 120 ) tg2 0 2 0 60 120
三片60°应变花
0 60 120 0 60 120 2 1 2 max （ 0 ）（ 60 120） 3 3 3
0 60 120 0 60 120 2 1 2 min （ 0 ）（ 60 120） 3 3 3
2.光程差：
Ch( 1 2 )
3.平面偏振场中的光强：
1
P
2
f
O
模型 检偏镜
A
光源
起偏镜 受力模型在正交平面偏振布置中
2 光强 I K (asin2 sin ) :
I 0 时，检偏镜后出现黑点 。
①等倾线
sin2 0
引起的黑点的迹线形成的干
涉条纹——等倾线 等倾线上，主应力方向相同
o
光射入各向异性体产生的双折射
二、平面应力——光学定律：
1
平 面 偏 振 光
2
2 1
平面偏振光通过受力模型
1.折射率： n1 n0 A 1 B 2 n n A B 2 0 2 1
n1 n2 C ( 1 2 )
C——模型材料的应力光学系数。