桥路与弯曲应力实验(工程力学)
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h
ε
实验方法 测试 实验 ？
3 4 2 1
σ=Eε
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
-σ
理论
My
I
y
9个测点
5 6 7 8 9
截面
应力分布图
+σ
σ
σ
单向应力状态
电阻片的工作原理
金属丝的电阻应变效应
电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理 学原理工作的。由物理学可知，导线电阻的表达式：
R l s
将电阻应变片粘贴在受载构件上，当受到拉伸、压缩时 金属丝长度将发生变化，造成电阻值发生变化。由实验 可知，当变形在一定范内，线应变与电阻变化率之间存 在线性关系。即：
参考数据表格2
组 桥 方 式 半 桥 对 臂 全 桥 测 量 点 号 测 量 次 数 1 2 1 2 1 2
0
n
（ ）
（ ） （ ） （ ）
B
实验曲线的正确画法
不正确画法
400 300 200 100 0 -100 -200 -300 理论曲线 实验曲线 h/2 h/4 0 h/4 h/2 400 300 200 100 0 -100 -200 -300 理论曲线 实验曲线 h/2 h/4 0 h/4 h/2
结 束
参考数据表格1
组 桥 方 式 测 量 点 号 1 2 3 4 单 臂 测 量 5 6 7 8 9 测 量 次 数 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
0
n
实
实
理
（ ）
（ ） （ ） （ ） （ ） （MPa） （MPa） （%）
五.原始数据
•矩形截面梁的几何尺寸(自己测量) ，跨 度、截面到支座的距离校准并记录； 5 •钢材的弹性模量：2.06×10 MPa； •钢材的泊桑比：0.28； •应变片灵敏系数：2.08； •初载荷P0=500N，末载荷PN=5500N； P=5000N •加载速度：0.05–2mm/min；
半桥 全桥
对臂
启动测试系统软件
用鼠标双击该图标
联机参数设置界面
2.08 (ΔR/R=kε)
选择与接线相对应的 组桥方式： 1-1 公用补偿的¼ 桥 1-2 半桥 1-4 对臂 1-5 全桥
联机后，计算机自动检 测到的测量单元编号
自动平衡
1. 检查通道是否接通 2. 读取初始值，通道清零
接好导线
单臂测量的操作步骤
1. 按顺序将试件上粘贴的各个应变片（工作片）接到每个通道 的AB接线端上，BB’为短接状态； 2. 将温度补偿片接到公共端； 3. 运行软件，自动检测联机状态； 4. 在参数设置界面，设置各测量点连接形式为应变 1-1 和设置 各测量点灵敏系数K=2.08等参数； 5. 在初始载荷时先在自动平衡状态按‘自动平衡’，显示测量 的自动平衡结果，数值小于19999，接线正常； 6. 正式实验，在初载500N时‘自动平衡’，然后转到测量状态 ，按‘扫描采样’采样一次，显示零点，小于5 με ，正常， 大于5 με ，检查导线是否接紧；
初载500N
扫描采样
测量界面
500N
-326 -331 320 327 180 -29 31
5500N
“扫描采样” 按钮
参数设置
自动平衡 清零
扫描采样
二.实验装置简图
P
h
Y
l = 200
L = 560
b
跨度L，支点到截面距离 l 要校准。 宽度b、高度h，自己量测； 贴片间距8mm，其中上下片距边缘4mm
正确画法
实验应力计算 σ σ
单向应力状态
单向虎克定律： 实验
E
实验应力计算
σy xy σx σx
xy
σy
复杂应力状态
广义虎克定律：？？？
R l K K R l
片
应变仪
应变仪工作原理：电桥
目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。 四臂电桥如图所示： EK U BD＝ (1 2 3 4 ) 4
电桥的加减特性，式中： 1、2、 3、4 分别代表应变片R1、R2、R3、 R4所感受的应变值。
应变测量单元
电源开关
公共补偿片通道
测量单元 编号
一个通道放大图
单臂
共用补偿的单臂测量
A
B
B’
公共补偿片
B与B’必须短接，工作片分别接在各个通道的A、B接线端 子上，温度补偿片接在B、C上或接在公共补偿通道上；
通道介绍
一个通道放大图 半桥、对臂、全桥, 要求B与B’断开 ，即将短接片抽开；每个通道都是 一个独立的惠斯通电桥，可以组等 桥路。
7. 在末载5500N时，直接‘扫描采样’ ，测量末载应变值；
8. 实验时随时抄下采集的数据，平衡数据不抄。
思考题
1、用梁上表面1，2两枚电阻片组成半桥测量会 得到什么结果，为什么？ 2、用1，9两枚电阻片组成对臂测量时测量结果 如何，为什么？ 3、如果载荷P与矩形梁的中性轴不垂直时，对 测量结果有什么影响，如何利用组桥方法来 消除这种影响。
引起应变片产生应变的因素： 机械变形ε、温度变化ε T。
单臂
b
半桥
2
1
h
8
9
EK U BD＝ (1 2 3 4 ) 4
1、 2 8 、 9 工作 片
对臂
全桥
YE2539高速静态应变仪
电源总开关
测量单元，共六组
电源插座
〒地线
测量通道，每个单元各有 10个通道（0~9）。
三.实验内容及步骤
1. 测量矩形截面梁的尺寸； 2. 将梁某一截面上的9枚应变片按共用补偿的1/4 桥方式接线（按从上到下的顺序）； 3. 测试500N~5500N，各测点的应变值。要求不少 于2遍有效差值（即，两遍误差小于5%）。 4. 采用梁上表面2枚应变片以及下表面2枚应变片 进行组桥。要求半桥、对臂、全桥中至少选择 两种桥路进行组桥，测试组桥后的应变值。
材料力学电测实验部分
桥路与弯曲实验
航天航空学院工程力学系
一.实验目的
1. 测定矩形梁在三点弯曲条件下的应力分布 规律，并与理论值进行比较； 2. 利用已有布片方案进行各种组桥，并比较 不同组桥方式的测量结果，学习提高测量 灵敏度的方法； 3. 初步掌握电阻应变仪的使用方法及电子拉 力机的操作。
P
四.实验报告要求
按指导书要求写( 两周内交至3112对面报告柜)：
• 1. 将所有测量数据表格化； • 2. 用实验数据计算三点弯曲梁测试截面上的应力， 画出应力沿试件高度的分布图； • 3. 理论计算三点弯曲梁测试截面上的应力，与实 验应力比较误差。分析主要误差来源； • 4. 给出实验结论； • 5.观察组桥得到的应变读数是单臂测试值的几倍？ 为什么？ • 6.实验的体会及对实验的意见。 • 7.回答2-3个思考题
ε
实验方法 测试 实验 ？
3 4 2 1
σ=Eε
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
-σ
理论
My
I
y
9个测点
5 6 7 8 9
截面
应力分布图
+σ
σ
σ
单向应力状态
电阻片的工作原理
金属丝的电阻应变效应
电阻应变片主要是根据金属丝的电阻应变效应的物理 学原理工作的。由物理学可知，导线电阻的表达式：
R l s
将电阻应变片粘贴在受载构件上，当受到拉伸、压缩时 金属丝长度将发生变化，造成电阻值发生变化。由实验 可知，当变形在一定范内，线应变与电阻变化率之间存 在线性关系。即：
参考数据表格2
组 桥 方 式 半 桥 对 臂 全 桥 测 量 点 号 测 量 次 数 1 2 1 2 1 2
0
n
（ ）
（ ） （ ） （ ）
B
实验曲线的正确画法
不正确画法
400 300 200 100 0 -100 -200 -300 理论曲线 实验曲线 h/2 h/4 0 h/4 h/2 400 300 200 100 0 -100 -200 -300 理论曲线 实验曲线 h/2 h/4 0 h/4 h/2
结 束
参考数据表格1
组 桥 方 式 测 量 点 号 1 2 3 4 单 臂 测 量 5 6 7 8 9 测 量 次 数 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
0
n
实
实
理
（ ）
（ ） （ ） （ ） （ ） （MPa） （MPa） （%）
五.原始数据
•矩形截面梁的几何尺寸(自己测量) ，跨 度、截面到支座的距离校准并记录； 5 •钢材的弹性模量：2.06×10 MPa； •钢材的泊桑比：0.28； •应变片灵敏系数：2.08； •初载荷P0=500N，末载荷PN=5500N； P=5000N •加载速度：0.05–2mm/min；
半桥 全桥
对臂
启动测试系统软件
用鼠标双击该图标
联机参数设置界面
2.08 (ΔR/R=kε)
选择与接线相对应的 组桥方式： 1-1 公用补偿的¼ 桥 1-2 半桥 1-4 对臂 1-5 全桥
联机后，计算机自动检 测到的测量单元编号
自动平衡
1. 检查通道是否接通 2. 读取初始值，通道清零
接好导线
单臂测量的操作步骤
1. 按顺序将试件上粘贴的各个应变片（工作片）接到每个通道 的AB接线端上，BB’为短接状态； 2. 将温度补偿片接到公共端； 3. 运行软件，自动检测联机状态； 4. 在参数设置界面，设置各测量点连接形式为应变 1-1 和设置 各测量点灵敏系数K=2.08等参数； 5. 在初始载荷时先在自动平衡状态按‘自动平衡’，显示测量 的自动平衡结果，数值小于19999，接线正常； 6. 正式实验，在初载500N时‘自动平衡’，然后转到测量状态 ，按‘扫描采样’采样一次，显示零点，小于5 με ，正常， 大于5 με ，检查导线是否接紧；
初载500N
扫描采样
测量界面
500N
-326 -331 320 327 180 -29 31
5500N
“扫描采样” 按钮
参数设置
自动平衡 清零
扫描采样
二.实验装置简图
P
h
Y
l = 200
L = 560
b
跨度L，支点到截面距离 l 要校准。 宽度b、高度h，自己量测； 贴片间距8mm，其中上下片距边缘4mm
正确画法
实验应力计算 σ σ
单向应力状态
单向虎克定律： 实验
E
实验应力计算
σy xy σx σx
xy
σy
复杂应力状态
广义虎克定律：？？？
R l K K R l
片
应变仪
应变仪工作原理：电桥
目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。 四臂电桥如图所示： EK U BD＝ (1 2 3 4 ) 4
电桥的加减特性，式中： 1、2、 3、4 分别代表应变片R1、R2、R3、 R4所感受的应变值。
应变测量单元
电源开关
公共补偿片通道
测量单元 编号
一个通道放大图
单臂
共用补偿的单臂测量
A
B
B’
公共补偿片
B与B’必须短接，工作片分别接在各个通道的A、B接线端 子上，温度补偿片接在B、C上或接在公共补偿通道上；
通道介绍
一个通道放大图 半桥、对臂、全桥, 要求B与B’断开 ，即将短接片抽开；每个通道都是 一个独立的惠斯通电桥，可以组等 桥路。
7. 在末载5500N时，直接‘扫描采样’ ，测量末载应变值；
8. 实验时随时抄下采集的数据，平衡数据不抄。
思考题
1、用梁上表面1，2两枚电阻片组成半桥测量会 得到什么结果，为什么？ 2、用1，9两枚电阻片组成对臂测量时测量结果 如何，为什么？ 3、如果载荷P与矩形梁的中性轴不垂直时，对 测量结果有什么影响，如何利用组桥方法来 消除这种影响。
引起应变片产生应变的因素： 机械变形ε、温度变化ε T。
单臂
b
半桥
2
1
h
8
9
EK U BD＝ (1 2 3 4 ) 4
1、 2 8 、 9 工作 片
对臂
全桥
YE2539高速静态应变仪
电源总开关
测量单元，共六组
电源插座
〒地线
测量通道，每个单元各有 10个通道（0~9）。
三.实验内容及步骤
1. 测量矩形截面梁的尺寸； 2. 将梁某一截面上的9枚应变片按共用补偿的1/4 桥方式接线（按从上到下的顺序）； 3. 测试500N~5500N，各测点的应变值。要求不少 于2遍有效差值（即，两遍误差小于5%）。 4. 采用梁上表面2枚应变片以及下表面2枚应变片 进行组桥。要求半桥、对臂、全桥中至少选择 两种桥路进行组桥，测试组桥后的应变值。
材料力学电测实验部分
桥路与弯曲实验
航天航空学院工程力学系
一.实验目的
1. 测定矩形梁在三点弯曲条件下的应力分布 规律，并与理论值进行比较； 2. 利用已有布片方案进行各种组桥，并比较 不同组桥方式的测量结果，学习提高测量 灵敏度的方法； 3. 初步掌握电阻应变仪的使用方法及电子拉 力机的操作。
P
四.实验报告要求
按指导书要求写( 两周内交至3112对面报告柜)：
• 1. 将所有测量数据表格化； • 2. 用实验数据计算三点弯曲梁测试截面上的应力， 画出应力沿试件高度的分布图； • 3. 理论计算三点弯曲梁测试截面上的应力，与实 验应力比较误差。分析主要误差来源； • 4. 给出实验结论； • 5.观察组桥得到的应变读数是单臂测试值的几倍？ 为什么？ • 6.实验的体会及对实验的意见。 • 7.回答2-3个思考题