实验力学(含实验)教学大纲-李丹-32学时-20140331

《实验力学》课程教学大纲

课程英文名称：Experimental Stress Analysis

课程编号：193992030

课程类别：专业课

课程性质：必修课

学分： 2

学时：32（其中：讲课学时：16 实验学时：16）

适用专业：工程力学专业

开课部门：土木工程与建筑学院力学教研室

一、课程教学目的和课程性质

实验力学是用实验方法测定构件中应力和变形的一门学科，它和材料力学、弹塑性理论等一样，是解决工程强度问题的重要手段，对改进产品的工作性能、节省所使用的材料及保证安全起重要作用，在机械、化工、土建、航空等工业中得到广泛的作用。实验力学是工程力学专业的一门专业课，实验力学通过理论教学及相应的实验，通过对该课程的学习，使学生能够初步掌握实验应力分析基础、电阻应变测量技术基础，了解数字图像处理技术，从而使大家初步具备用实验力学的手段解决工程实际问题的能力。

二、本课程与相关课程的关系

先修课程：《理论力学》、《材料力学》、《弹性力学》、《普通物理学和电工学》后修课程：《高等工程力学》、《高等实验力学》，服务于所有需通过实验获取力学参数的各门专业课程。

三、课程的主要内容及基本要求

（一）理论学时部分

第1单元绪论（2学时）

[知识点] 实验力学的任务与作用；应变电测与传感器技术的特点；应变电测与传感器技术的各种应用

[重点] 应变电测与传感器技术的特点

[难点] 应变电测与传感器技术的特点；应变电测与传感器技术具体应用方式及对应的测试内容

[基本要求]

1、识记：实验力学的概念、电阻应变计

2、领会：实验力学中的基本方法、应变电阻技术的主要特点和优缺点

3、简单应用：传感器的基本工作原理

4、综合应用：应变电测与传感器在土木工程、航空航天工程的具体应用并举出实例，并绘制CAD测点布置图。

第2单元电阻应变计（4学时）

[知识点]电阻应变计的基本构造和工作原理；电阻应变计的各项工作特性；电阻应变计的种类；电阻应变计选择和粘贴使用方法；其他应变计简介

[重点]电阻应变计的基本构造和工作原理；电阻应变计的各项工作特性[难点] 电阻应变计选择和粘贴使用方法及具体步骤；粘贴质量的检查[基本要求]

1、识记：灵敏系数、横向效应系数、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻

2、领会：电阻应变计的基本构造和工作原理、电阻应变计的种类

3、简单应用：电阻应变计选择和粘贴使用方法

4、综合应用：电阻应变计选择和粘贴在具体操作中的注意事项，以及疏漏点会造成的试验误差分析。

第3单元应变测量系统（2学时）

[知识点]电桥测量电路；应变计各种接桥方法；应变测量仪器的种类；电阻应变仪的基本工作原理；电阻应变仪的技术指标及其检定；数字应变测量系统及数据采集系统

[重点] 电桥测量电路；应变计各种接桥方法；电阻应变仪的基本工作原理[难点] 应变计各种接桥方法；电阻应变仪的技术指标及其检定

[基本要求]

1、识记：半桥法、1/4桥法、全桥法

2、领会：应变计各种接桥方法

3、简单应用：静态应变仪的检定方法；动态应变仪的检定方法

4、综合应用：电阻应变仪桥路的合理选择及正确连接

第4单元静、动态应力应变测量技术（2学时）

[知识点] 静态应力应变测量技术；动态应力应变测量技术；数字信号处理[重点] 静态应力应变测量的一般步骤；应变花计算公式；静态应力应变测量的误差分析；动态应变测量频谱

[难点] 应变花计算公式；静态应力应变测量的误差分析

[基本要求]

1、识记：应变花、频谱分析、疲劳寿命、信号

2、领会：应变花计算公式、动态应变仪器的频率适用范围

3、简单应用：应变计栅长的选择、应变片粘贴方向的影响

4、综合应用：对引起静态应力应变测量的误差进行综合分析

第5单元传感器（2学时）

[知识点] 传感器的一般特性；应变计式传感器的基本原理与设计；各种应变计式传感器的构造和特性;压阻式传感器;压电式传感器

[重点] 传感器的静态特性；传感器的动态特性；应变计式传感器的基本原理与设计

[难点] 应变计式传感器的基本原理与设计；传感器电路补偿和调整；

[基本要求]

1、识记：传感器、滞后、线性度、灵敏度、线性补偿的种类

2、领会：应变计式传感器的基本原理

3、简单应用：应变计式传感器的电路补偿和调整；

4、综合应用：已知具体参数，通过计算公式获取不同工况下的补偿值

第6单元测量数据处理与表示（2学时）

[知识点]测量仪器的误差、准确度和不确定度；标准不确定度的评定；异常值；系统误差；最小二乘法；orgin数据分析软件使用；

[重点] 标准不确定度的评定；异常值；系统误差

[难点] 标准不确定度的评定；异常值；熟练使用orgin数据分析软件

[基本要求]

1、识记：实验标准差、测量不确定度、随机误差、系统误差、测量结果

2、领会：测量仪器的不确定度

3、简单应用：对混凝土、钢材等材料的裂纹长度、宽度、深度、毁伤区面积进行综合测量

4、综合应用：对所测得的综合数据进行综合处理，熟练使用ORIGIN软件进行数据整理及误差分析

第7单元数字图像相关方法（2学时）

[知识点] 数字图像相关的基本原理；相关函数的几种数学形式；提高数字图像相关法中计算速度的方法；数字图像相关中的亚像素位移测量算法；全场应变场测量方法

[重点] 数字图像相关的基本原理；相关函数的几种数学形式；全场应变场测量方法

[难点]提高数字图像相关法中计算速度的方法；数字图像相关中的亚像素位移测量算法；全场应变场测量方法

[基本要求]

1、识记：金字塔搜索法、邻近域搜索法、坐标轮换法

2、领会：数字图像相关的基本原理；相关函数的几种数学形式；

3、简单应用：对混凝土、钢材等材料的裂纹演化发展视频进行图像处理；

4、综合应用：利用MATLAB软件对外力作用下的全场变形进行简单计算