实验应力分析小结

实验应力分析小结

实验应力分析:用机测、电测、光测、声测等实验分析方法确定物体在受力状态下的应力状态的学科。实验应力分析，是用实验分析方法确定构件在受力情况下的应力状态的学科。它既可用于研究固体力学的基本规律，为发展新理论提供依据，又是提高工程设计质量，进行失效分析的重要手段，已有多种实验方法。

本学期主要学习了电学方法分析实验，有电阻、电容、电感等多种方法，而以电阻应变计测量技术应用较为普遍，效果较好。而主要学习了电阻应变片法。电测法是应用最广泛的一种实验应力分析方法，它的基本原理是：将位移或者变形等力学量的变化转换为电量的变化，然后再把所测电量改变量转换回所欲测定的力学量。这种办法，通常称为非电量的电测法。我们实验所采用的是电阻应变法，它把应变转换为电阻变化以测量应力应变。电阻应变片有多种形式，常用的有丝绕式和箔式应变片。我们实验采用的是箔式应变片，将应变片用特殊的胶水粘贴在需要测量变形的构件上，由于粘贴非常牢固，且应变片基底很薄，因而可以认为应变片与构件上该点处产生相同的应变。应变片的敏感栅在伸长或缩短，其电阻值R改变为R+∆R，从而将构件上测点处的应变转化为电阻值的变化。

电阻应变计是一种能将构件上的尺寸变化转换成电阻变化的变换器，一般由敏感栅、引线、粘结剂、基底和盖层构成。将它安装在构件表面。构件受载荷作用后，表面产生微小变形，敏感栅随之变形，致使应变计产生电阻变化，其变化率和应变计所在处构件的应变成正比。测出电阻变化，即可按公式算出该处构件表面的应变，并算出相应的应力。依敏感栅材料不同，电阻应变计分金属电阻应变计和半导体应变计两大类。另外还有薄膜应变计、压电场效应应变计和各种不同用途的应变计，如温度自补偿应变计、大应变计、应力计、测量残余应力的应变化等。

在这个学期当中，我们在兰老师的指导下总共进行了七次实验，分别是金属材料的拉伸及弹性模量测定试验，非金属材料的拉伸测定泊松比试验，金属扭转破坏、剪切弹性模量测定，等强度等截面梁弯曲试验，弯曲正应力电测实验，弯扭组合变形的主应力测定试验，单自由度系统固有频率和阻尼比的测定试验。其中前三个实属于材料的材性试验，让我们了解到材料的一些固有性质。了解电测法的基本原理，及应变仪的操作与使用。下面关于本学期七次实验的一些学习体

会和实验总结。

实验一、金属材料的拉伸及弹性模量测定实验

在本次实验中主要测定低碳钢的拉伸屈服点s σ、抗拉强度b σ、伸长率ψ、断面收缩率δ以及弹性模量E 。观察低碳钢试样的拉伸曲线，低碳钢试样的拉伸曲线分为四个阶段-弹性、屈服、强化、局部变形阶段。在本次实验中应当注意的是应当指出，上述所测定的力学性能均为名义值，工程应用较为方便，称为工程应力和工程应变。由于试样受力后其直径和长度都随载荷变化而改变，真实应力和真实应变须用试样瞬时截面积和瞬时标距长度进行计算。注意到试样在屈服前，其直径和标距变化很小，真应力和真应变与工程应力和工程应变差别不大。试样屈服以后，其直径和标距都有较大的改变，此时的真应力与工程应力和工程应变会有较大的差别。

实验二、金属扭转破坏实验、剪切弹性模量的测定

本次实验鼠药是测定低碳钢的剪切屈服点、剪切强度和铸铁的抗剪强度，观察扭矩-转角曲线（曲线）。观察试样的断面形式，从试样的断面与横截面重合，低碳钢断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。而铸铁的断面是与试样轴线成

45角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而是最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。

实验三、非金属材料拉伸实验

实验前的准备工作：学习电阻应变片的粘帖技术，及了解电测法的基本原理。此次非金属拉伸试验测定材料的泊松比，还学习熟悉了应变片的构造，以及工作原理，操作了应变片的贴法，学习了它的使用方法。了解了1/4桥路以及1/2桥路测量的工作原理，在后面的实验中通过数据的分析及计算并验证了两者的关系，与理论推导一致。由于试验为非金属材料拉伸试验，不能忽略外界温度的影响，所以一定要增设温度补偿片，采用电桥补偿法。后面又学习了一些关于补偿的一些相关知识。

实验四、弯曲正应力电测实验

本次实验依然是使用电测法，学习使用应变片和电阻应变测定静态应力的基本原理和方法。在本次实验中为确定梁在载荷ΔP的作用下各点的应力，实验时，可采用“增量法”，即每增加等量的载荷ΔP测定各点相应的应变增量一次，取

来依次求出各点应力。掌握1/4桥路和半桥路的基本原应变增量的平均值Δε

实

理和使用方法，在实验中自己动手组装夹具，以及电路的使用。本次实验是为了观察纯弯曲段横截面正应力分布规律，验证弯曲正应力公式的适用范围。

实验五、等强度梁测定实验

等强度梁：为了使各个截面的弯曲应力相同,则应随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸,以保持相同强度的梁,这种梁称为等强度梁。本次继续研究电阻应变片的原理和静态电阻应变仪的工作原理。利用电测法测定等强度矩形截面梁横截面上的最大正应力。验证横截面上最大正应力的计算公式。

实验六、弯扭组合变形的主应力测定

在实验之前兰老师指导我们对平面应力问题的主应力分析进行了理论推导，在此次实验中主要是测定薄壁圆筒表面上一点的主应力，验证弯扭组合变形理论公式，掌握电阻应变花的使用。

实验七、单自由度系统固有频率和阻尼比的测定

本实验主要是了解单自由度衰减振动的有关概念，学习分析系统自由衰减振动的波形并掌握由自由衰减振动波形确定系统固有频率和阻尼比的方法。通过自由衰减测固有频率的方法较为简便，但是衰减振动的周期比系统固有周期要长，在阻尼系数大的情况下近似可以等于系统固有周期，但就会引进系统误差，如需作精密测量就不能忽略。

通过本学期的学习与实际操作实验，大致了解了一些实验应力分析的理论知识，掌握了电测法中电阻应变片法。学习了实验方案的设计方法，将自己的理论知识与实践实验联系起来。通过操作实验和对实验设备的使用以及自己动手组装实验夹具，也培养了自己的动手操作能力。一遍一遍的实验，失败了，回头检