桥路与弯曲应力实验(工程力学).ppt

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1、材料力学电测实验部分材料力学电测实验部分桥路与弯曲实验桥路与弯曲实验航天航空学院工程力学系航天航空学院工程力学系一一.实验目的实验目的1.1.测定矩形梁在三点弯曲条件下的应力分布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；规律，并与理论值进行比较；2.2.利用已有布片方案进行各种组桥，并比较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，学习提高测量不同组桥方式的测量结果，学习提高测量灵敏度的方法；灵敏度的方法；3.3.初步掌握电阻应变仪的使用方法及电子拉初步掌握电阻应变仪的使用方法及电子拉力机的操作。力机的操作。1245689 截面截面应力分布图应力分布图单向应

2、力状态单向应力状态-+9个测点个测点hP 实验方法实验方法测试测试？37=E=E电阻片的工作原理电阻片的工作原理金属丝的电阻应变效应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。学原理工作的。由物理学可知，导线电阻的表达式：由物理学可知，导线电阻的表达式：将将电阻应变片粘贴在受载构件上电阻应变片粘贴在受载构件上，当受到拉伸、压缩时，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可知，当变形在一定范内

3、，线应变与电阻变化率之间存在线性关系。即：在线性关系。即：应变仪应变仪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。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：四臂电桥如图所示：电桥的加减特性，电桥的加减特性，式中：式中：1、2、3、4 分别代表应变片分别代表应变片R1、R2、R3、R4所感受的应变值。所感受的应变值。应变仪工作原理：电桥应变仪工作原理：电桥引起应变片产生应变的因素：引起应变片产生应变的因素：机械变形机械变形、温度变化温度变化 T。半桥半桥 全桥全桥对臂对臂单臂单臂12891、2 8、9 工作工作片片YE2539高速静态应变仪高速静态应变仪电

4、源总开关电源总开关电源插座电源插座测量单元，共六组测量单元，共六组地线地线应变测量单元应变测量单元测量单元测量单元编号编号电源开关电源开关公共补偿片通道公共补偿片通道测量通道，每个单元各有测量通道，每个单元各有10个通道（个通道（09）。）。一个通道放大图一个通道放大图 共用补偿的单臂测量共用补偿的单臂测量B公共补偿片公共补偿片B与与B必须短接，工作片分别接在各个通道的必须短接，工作片分别接在各个通道的A、B接线端子接线端子上，温度补偿片接在上，温度补偿片接在B、C上或接在公共补偿通道上；上或接在公共补偿通道上；单臂单臂AB通道介绍通道介绍半桥、对臂、全桥半桥、对臂、全桥,要求要求B与与B断开

5、断开，即将短接片抽开；每个通道都是一即将短接片抽开；每个通道都是一个独立的惠斯通电桥，可以组等桥个独立的惠斯通电桥，可以组等桥路。路。一个通道放大图一个通道放大图半桥半桥对臂对臂 全桥全桥启动测试系统软件启动测试系统软件用鼠标双击该图标用鼠标双击该图标联机参数设置界面联机参数设置界面联机后，计算机自动检联机后，计算机自动检测到的测量单元编号测到的测量单元编号2.08(R/R=k)选择与接线相对应的选择与接线相对应的组桥方式：组桥方式：1-1 公用补偿的公用补偿的桥桥 1-2 半桥半桥 1-4 对臂对臂 1-5 全桥全桥1.检查通道是否接通检查通道是否接通2.读取初始值，通道读取初始值，通道清零

6、清零自动平衡自动平衡接好导线接好导线初载初载500N测量界面测量界面“扫描采样扫描采样”按钮按钮-326 -331 320 327 180 -29 31 500N5500N扫描采样扫描采样参数设置参数设置自动平衡自动平衡清零清零扫描采样扫描采样二二.实验装置简图实验装置简图跨度跨度L，支点到截面距离，支点到截面距离 l 要校准。要校准。L=560l=200hbYP宽度宽度b、高度、高度h，自己量测；，自己量测；贴片间距贴片间距8mm，其中上下片距边缘，其中上下片距边缘4mm五五.原始数据原始数据矩形截面梁的几何尺寸矩形截面梁的几何尺寸(自己测量自己测量)，跨，跨度、截面到支座的距离校准并记录；

7、度、截面到支座的距离校准并记录；钢材的弹性模量：钢材的弹性模量：2.06102.06105 5MPaMPa；钢材的泊桑比：钢材的泊桑比：0.280.28；应变片灵敏系数：应变片灵敏系数：2.082.08；初载荷初载荷P P0 0=500N=500N，末载荷，末载荷P PN N=5500N=5500N；加载速度：加载速度：0.052mm/min0.052mm/min；P=5000N三.实验内容及步骤1.测量矩形截面梁的尺寸；测量矩形截面梁的尺寸；2.将梁某一截面上的将梁某一截面上的9枚应变片按共用补偿的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）；桥方式接线（按从上到下的顺序）；3.

8、测试测试500N5500N，各测点的应变值。要求不少，各测点的应变值。要求不少于于2遍有效差值（即，两遍误差小于遍有效差值（即，两遍误差小于5%）。）。4.采用梁上表面采用梁上表面2枚应变片以及下表面枚应变片以及下表面2枚应变片枚应变片进行组桥。要求半桥、对臂、全桥中至少选择进行组桥。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。两种桥路进行组桥，测试组桥后的应变值。按按指导书指导书要求写要求写(两周内交至两周内交至3112对面报告柜对面报告柜)：1.1.将所有测量数据表格化；将所有测量数据表格化；2.2.用实验数据计算三点弯曲梁测试截面上的应力，用实验数据计算三点弯曲梁

9、测试截面上的应力，画出应力沿试件高度的分布图；画出应力沿试件高度的分布图；3.3.理论计算三点弯曲梁测试截面上的应力，与实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；验应力比较误差。分析主要误差来源；4.4.给出实验结论；给出实验结论；5.5.观察组桥得到的应变读数是单臂测试值的几倍？观察组桥得到的应变读数是单臂测试值的几倍？为什么？为什么？6.6.实验的体会及对实验的意见。实验的体会及对实验的意见。7.7.回答回答2-32-3个思考题个思考题四四.实验报告要求实验报告要求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）接到每个通道按顺序将试件上粘贴

10、的各个应变片（工作片）接到每个通道的的AB接线端上，接线端上，BB为短接状态；为短接状态；2.将温度补偿片接到公共端；将温度补偿片接到公共端；3.运行软件，自动检测联机状态；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 和设置和设置各测量点灵敏系数各测量点灵敏系数K=2.08等参数；等参数；5.在初始载荷时先在自动平衡状态按在初始载荷时先在自动平衡状态按自动平衡自动平衡，显示测量，显示测量的自动平衡结果，数值小于的自动平衡结果，数值小于19999，接线正常；，接线正常；6.正式实验，在初载正式实验，在初载500N时

11、时自动平衡自动平衡，然后转到测量状态，然后转到测量状态，按按扫描采样扫描采样采样一次，显示零点，小于采样一次，显示零点，小于5 ，正常，大，正常，大于于5 ，检查导线是否接紧；，检查导线是否接紧；7.在末载在末载5500N时，直接时，直接扫描采样扫描采样，测量末载应变值；，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。实验时随时抄下采集的数据，平衡数据不抄。思考题思考题1、用梁上表面、用梁上表面1，2两枚电阻片组成半桥测量会两枚电阻片组成半桥测量会 得到什么结果，为什么？得到什么结果，为什么？2、用、用1，9两枚电阻片组成对臂测量时测量结果两枚电阻片组成对臂测量时测量结果 如何，为什么？如何，为什么？3、如果载荷、如果载荷P与矩形梁的中性轴不垂直时，对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测量结果有什么影响，如何利用组桥方法来 消除这种影响。消除这种影响。结结 束束参考数据表格参考数据表格1 1参考数据表格参考数据表格2 2实验曲线的正确画法实验曲线的正确画法不正确画法不正确画法正确画法正确画法实验应力计算实验应力计算单向虎克定律：单向虎克定律：单向应力状态单向应力状态实验应力计算实验应力计算广义虎克定律：？广义虎克定律：？复杂应力状态复杂应力状态xx xy xyyy