实验力学考试复习小结

1 实验力学概念：

实验力学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，是一门与工程实际联系紧密的学科。

2 实验力学的任务

实验力学的任务是研究处于不同环境中的构件在载荷作用下，其内力、位移、应力、应变的变化规律。

3 实验力学应用范围

实验分析方法既可用于研究基本规律，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。

4实验力学方法分类：

电阻应变测量、光弹性实验法、脆性涂层法、云纹法、全息干涉法、散斑干涉法、声全息法、声弹性法、比拟法、X 射线法

5 电阻应变测量方法：

电阻应变测量方法是用电阻应变计测定构件表面应变，再根据应变—应力关系确定构件表面应力状态的一种试验应力分析方法。这种方法是将电阻应变计粘贴在被测构件上，当构件受到载荷后，构件表面会产生微小变形，敏感栅随之变形，引起应变计电阻产生变化，其变化率与应变计所在处构件的应变成正比。

6 测量的分类

1）根据是否直接测量出被测量来分类：①直接测量②间接测量

2）根据测量时是否与标准件进行比较来分类:①绝对测量②相对测量

3）根据测量时工件被测表面与测量器具是否有机械接触来分类：①接触测量②非接触测量 7 系统误差：

由某些固定不变的因素引起的，对测量值的影响总是有同一偏向或相近大小的误差称为系统误差。

误差分类：1)仪器调整误差、2)试验条件误差、3）实验方法误差

8准确度、精密度和精确度定义

准确度：对测试结果正确性的度量，指多次测量数据平均值与真值接近的程度

精密度：对测量数据集中程度的度量，指多次测量所得数据的重复程度

精确度：对测量数据集中程度和测量结果与真值偏离程度的度量。精度高说明测量数据比较集中，并且集中于真值的周围，即精密度和准确度都比较高。

9 有效数字：

通常把正确测量条件下经过直接或者简介测量得到的数字称为有效数字，而又把有效数字最末一个数字称欠准数字，误差即包含在欠准数字中

10 误差的表示方法：

1）绝对误差 T

-M =δ 2）相对误差T

δρ= 11 实验数据的表示方法：

1）、作图法、2）列表法、3）方程法

12 单位的概念：

在科学实验中，常常要测量各种物理量，为了定量地描述这些物理量，就需要用一定的标准去衡量和表示。如果索取的标准不同，那么测得的结果也就不同。我们把索取的这个标准称为单位。

分类：1）基本单位、2）导出单位3）辅助单位

13 相似指标：

1C C C C a

m F i == 表明其中两个相似系数任意选定后，第三个相似系数必须由上式决定，因此上式是判别现象相似的条件，称为相似指标

14 电测法：

电阻应变测量方法时用电阻应变计测定构件的表面应变，并将应变转换成电信号进行测量的方法，简称为电测法。其原理是：将电阻应变计粘贴在被测构件的表面，当构件发生变形时，应变计随着构件一起变形，应变计的电阻值将发生相应的变化，通过电阻应变测量仪器，可测量出应变计中电阻值的变化，并换算成应变值，或输出与应变成正比的模拟信号，用记录仪记录下来，测得结果是应变，根据应力—应变关系即可计算出被测点的应力，从而达到进行应力分析的目的

15 单根电阻丝灵敏系数：

设电阻丝的原长为L ，电阻值为R ，变形后长度为L ′=L +△L ，电阻值为R ′=R +△R ，则这种规律可表示为： s K R R =∆ εs K L

L =∆ 式中，比例常数K s 为单根电阻丝的灵敏系数。 16 电阻应变计组成：

敏感栅、粘结剂、引线、基底、覆盖层

17 常用电阻应变计：

线绕式应变计、短接式应变计、金属箔式应变计、半导体式应变计、多轴应变计、薄膜应变计

18 灵敏系数：

利用合金材料制作的电阻应变计与一段合金丝的性能类似的特点，在较大范围内，应变计的电阻相对变化率R R ∆与其敏感栅轴向所产生的应变x ε成正比，即 x K R

R ε=∆ 式中，K 为电阻应变计的灵敏系数。固定在构件上的应变计，其敏感栅的电阻变化不仅与敏感栅轴线方向的构件应变有关，而且与敏感栅形状、基底材料、黏结剂、构件材料的性质以及测点应变状态有关系，因此应变计的应变灵敏系数K 与上一节中合金丝的灵敏系数K s 不同，它不能通过理论计算获得，必须通过实验的方法来确定。

为了有一个统一的标准，应变计灵敏系数定义为应变计安装在材料泊松比为0.285的单向应力试件表面，并使敏感栅轴线方向与单向应力方向平行所测得的结果。制造厂家在电阻应变计生产出来以后，需在专门的设备上对应变计的灵敏系数进行抽样测定，应变计的这道工序称为应变计的“标定”。

19 横向效应系数：

金属丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，粘贴处的状态亦相同，但应变计敏感栅的电阻值变化比单根金属丝的电阻值变化要小。因此，应变计的灵敏系数K 比单根金属丝的灵敏系数K 要小，这种由于敏感栅受到横向应变而使应变计灵敏系数减小的现象，称为应变计的横向效应。电阻应变计的横向效应系数用来表征应变计横向效应的大小，定义为用同一单向应变分别作用于同一栅宽与栅长方向，前者与后者所得电阻变化率之比称为应变计的横向效应系

数，用H 表示，即 H=

R R R R L B

∆∆

20 横向效应系数

我们把L K 和K B 分别称为应变计的轴向灵敏系数和横向灵敏系数。他们的大小仅与敏感栅的材料性质、形状和尺寸有关。由横向效应系数H 的定义，得 H=

L B K K 亦即横向效应系数等于横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比

21 温度效应：

导体电阻随温度的变化率可近似看做与温度变化成正比，即 T R

R T T ∆='∆α ，式中，T α为电阻温度系数，T ∆

为温度变化。 温度补偿：

因为工作片和温度补偿片黏结部位的温度始终相同，所以它们因温度变化所导致的电阻变化相同，又因为它们所处于电桥相邻的两臂，所以并不造成电桥的输出电压变化，也就是说，温度效应的影响消除了。这种排出温度效应影响的措施，称为温度补偿。应该注意的是，工作片和温度部长篇的阻值、灵敏系数和电阻温度系数相同。

22应变电桥：

常规电阻应变测量使用的电阻应变仪，其输入回路以应变计作为其构成部分组成的电桥叫做应变电桥。

25 组桥方式：

单臂测量、半桥测量、对臂测量、全桥测量

25 电阻应变仪分类：

按供电方式：直流应变仪、交流应变仪

按频率响应范围分类：静态电阻应变仪、动态电阻应变仪、静动态电阻应变仪、超动态电阻应变仪

26 电阻应变仪的组成：

应变电桥、放大器、相敏检波器、低通滤波器、振荡器

27 记录仪器：

示波器、笔试记录仪、光线示波器、磁带记录仪

28 应变计：

应变计是以其栅长范围内的平均值来代替这一长度内某点的应变的，其误差取决于栅长的大小和应变沿构件表面的变化梯度。

29 测量导线电阻的影响及修正：

应变测量时，当将应变计与应变仪相连接的导线长10m 以上时，导线自身就具有一定不可忽略的电阻值，这个电阻将与应变计的电阻串联接入桥臂，但它并不随应变而变化，故桥臂阻值的相对变化率将减小，使应变仪显示的应变读数变小，其影响相当于减小了应变计的灵敏系数。

30 动态应变分类：

确定性动态应变和非确定性动态应变

确定性动态应变：周期性和非周期性动态应变

非确定性动态应变亦称随机性应变

31 残余应力：

残余应力是指消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力，机械加工和强化工艺都能引起残余应力。 残余应力的测量通有全释放法和部分释放法两种方法