材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)2課件

剪切彈性模量G的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

在比例極限內(nèi)驗(yàn)證虎克定律，并測定低碳鋼的剪切彈性模量G。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

1）扭轉(zhuǎn)測G試驗(yàn)儀。

2）百分表。三、實(shí)驗(yàn)原理及方法：試驗(yàn)裝置尺寸：

試件直徑

d0=10mm

L0=100mm

力臂長度

a=200mm

百分表與試件中心間距

b=100mm扭轉(zhuǎn)測G試驗(yàn)裝置剪切彈性模量G的測定

通過理論學(xué)習(xí)知道、在比例極限內(nèi)扭轉(zhuǎn)角φ的計(jì)算公式可表達(dá)為。

變換后可得剪切彈性模量G的表達(dá)式

式中、Mn、L0、IP

為已知，φ是未知量。剪切彈性模量G的測定

未知量φ我們可以通過安裝在扭角儀上的百分表測得扭角儀的相對位移δ，則相對轉(zhuǎn)角φ=δ/b（弧度）δφb扭轉(zhuǎn)測G試驗(yàn)裝置原理圖PbδΦL0a固定端活動端剪切彈性模量G的測定四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理

轉(zhuǎn)角增量：

將△φ代入公式：

式中IP為極慣性矩：純彎曲梁變形實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y定簡支梁的撓度和轉(zhuǎn)角、并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證撓度和轉(zhuǎn)角公式。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1）彎曲試驗(yàn)臺2）千分表三、實(shí)驗(yàn)原理及方法1、裝置及試件數(shù)據(jù)

寬度：b=8mm

高度：h=23mm

載荷距支座距離：a=150mm

跨度：L=460mm

中心距離：l=78.5mm

彈性模量：E=2.0×10^5MPa

純彎曲梁變形裝置純彎曲梁變形實(shí)驗(yàn)2、受力簡圖撓度:在荷載P作用下DE段將產(chǎn)生純彎曲變形其跨中撓度為fc可通過安裝在C點(diǎn)的千分表測得。

轉(zhuǎn)角:支座B處的轉(zhuǎn)角θB只

能采用間接方式測量，即在B支座端部夾持一連桿，并在連桿上安裝千分表，當(dāng)荷載加上后，可通過弧長關(guān)系式得。δ=

l×θB

故

θB實(shí)=δ/l=

（弧度）=（度）PPABCbhaEDδPPaL/2Llθfc彎曲變形試驗(yàn)裝置簡圖θ純彎曲梁變形實(shí)驗(yàn)三、加載方法：

本實(shí)驗(yàn)采用增量法加載，載荷每次20N（每邊10N）共5級載荷/N撓度千分表讀數(shù)轉(zhuǎn)角千分表讀數(shù)△PPP2△PP1P4P3P5△P△P△Pfc△fc1fc3fc1fc5fc4fc2△fc2△fc3△fc4△fc△δB△δB4△δB3△δB1△δB2δBδB1δB2δB3δB5δB4電測法基本原理一、電測法（電阻應(yīng)變測量方法）

電測法：將應(yīng)變（信號）轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行測量的方法。

電測法的基本原理是將電阻應(yīng)變片（簡稱應(yīng)變片）粘貼在被測構(gòu)件的表面，當(dāng)構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)，應(yīng)變片隨著構(gòu)件一起變形，應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化，通過電阻應(yīng)變儀，可測量出應(yīng)變片中電阻值的變化，并換算成應(yīng)變值，其工作過程如下：變形△L——電阻應(yīng)變片的變化（R-△R）——電橋με——應(yīng)變ε二、電阻應(yīng)變片的構(gòu)造和類型

1、電阻應(yīng)變片的構(gòu)造：把一根很細(xì)的具有高電阻率的金屬絲在制片機(jī)上排繞后，用膠水粘結(jié)在兩片薄紙之間，再焊上較粗的引出線，即為早期常用的絲繞式應(yīng)變片。應(yīng)變片一般由電阻絲柵（即金屬絲）、基底、引出線和覆蓋層組成。

la電阻應(yīng)變片電阻絲(絲柵)引出線基底覆蓋層電測法基本原理三、電阻應(yīng)變片測試中的工作原理在一定范圍內(nèi)電阻絲的電阻變化率是電阻絲所產(chǎn)生的應(yīng)變變化的K倍。關(guān)系式如下：（式中：K—靈敏系數(shù)、△L/L=ε）將ε代入前式得：這時(shí)在利用虎克定律即可求出構(gòu)件上一點(diǎn)的應(yīng)力大小。L

+△LPPR+△RLR電測法基本原理

電橋橋路電壓的輸出表達(dá)式為:當(dāng)電橋處于平衡時(shí)UBD=0

通過檢流計(jì)的電流Ig=0

平衡條件必須滿足R1R3=R2R4R1R4R3R2EADBCUBDI1I2Ig直流電橋橋路電測法基本原理2）電橋橋路的相互關(guān)系及橋路的連接方法全橋：四個橋臂的電阻均為粘貼在構(gòu)件上的電阻片。（通常把粘貼在構(gòu)件上的電阻片且隨構(gòu)件一起變形的電阻片稱為工作片）

構(gòu)件在沒受力時(shí)此時(shí)的電阻值為—————R1=R2=R3=R4=R

構(gòu)件受力時(shí)此時(shí)的電阻值微小改變量為——△R1△R2△R3△R4此時(shí)的輸出電壓

將平衡條件R1R3=R2R4代入上式又根據(jù)將此式代入上式得電測法基本原理式中為一常數(shù)，如果把輸出電壓UBD按應(yīng)變來標(biāo)定這時(shí)有如下關(guān)系式即：

設(shè)：且和符號相反

電測法基本原理

半橋：半橋雙臂：

在橋路中AB端接上工作片R1、BC端接

上工作片R2，CD、DA端R3、R4為內(nèi)阻。

構(gòu)件在沒受力時(shí)此時(shí)的電阻值為————R1=R2=R3=R4=R當(dāng)構(gòu)件受力時(shí)此時(shí)的電阻值微小改變量為△R1△R200按前面推導(dǎo)公式可得—————————ε1ε200

R4R3工作片ADBC工作片半橋雙臂電測法基本原理將此關(guān)系代入（全橋式）可得

設(shè):且和符號相反。

代入前式得：電測法基本原理3）溫度補(bǔ)償我們在以上介紹了電阻應(yīng)變片在外力作用時(shí)將產(chǎn)生一個的應(yīng)變，在實(shí)際測試過程中粘貼在構(gòu)件上的應(yīng)變片也將隨溫度的變化而變化，它還將產(chǎn)生一個的應(yīng)變，因此產(chǎn)生的應(yīng)變由兩部分構(gòu)成。

即：

這樣將帶來測試結(jié)果不真實(shí)，在這里我們引入溫度補(bǔ)償?shù)母拍畎霕騿伪郏?/p>

在橋路AB中接入工作片R1、BC中接入溫度補(bǔ)償片R2。在外力和溫度的影響下R1將產(chǎn)生△R1+△Rt的改變量，R2只產(chǎn)生△Rt的改變量。電測法基本原理

從而抵消了由溫度引起的應(yīng)變。半橋雙臂：在橋路AB中接入工作片R1、BC中接入工作片R2在外力和溫度的影響下R1將產(chǎn)生△R1+△Rt的改變量，R2將產(chǎn)生△R2+△Rt的改變量。

設(shè)：且和符號相反。將此關(guān)系代入上式得：R4R3補(bǔ)償片ADBC工作片半橋單臂R4R3工作片ADBC工作片半橋雙臂低碳鋼彈性模量E的測定一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、拉伸時(shí)在比例極限內(nèi)，驗(yàn)證胡克定律，并測定金屬材料的彈性模量E。2、掌握應(yīng)變儀的使用方法。二、試驗(yàn)設(shè)備

1、XL2118B型力&應(yīng)變綜合參數(shù)測試儀、計(jì)算機(jī)。2、組合試驗(yàn)臺。三、試驗(yàn)方法

1、試件截面尺寸：b=5mm;h=30mm低碳鋼彈性模量E的測定2、當(dāng)試件受軸力P作用時(shí)、某一截面的應(yīng)力表達(dá)式可表示為：根據(jù)此式可得；在構(gòu)件上兩側(cè)面對稱位置上沿其軸線方向粘貼兩電阻應(yīng)變片（工作片）R1、和

R3、分別將R1、和R3接入橋路AB、CD端，BC、

DA接溫度補(bǔ)償，此方法為全橋兩對臂測量法。R4ADBC工作片R1全橋?qū)Ρ跼2工作片R3PPPPR3R1低碳鋼彈性模量E的測定若試件面積為A0、即可根據(jù)公式計(jì)算彈性模量E。3、加載方法的確定：1）反推法：即已知σp反推Pp2）試驗(yàn)法：在拉伸試驗(yàn)中確定Ps,在取Ps的70-80%作為擬定的試驗(yàn)荷載，并將此荷載進(jìn)行整級化。4、逐級加載法：