1、力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)（研究生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)）內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室二O一四年九月一日實(shí)驗(yàn)一、電阻應(yīng)變片粘貼技術(shù)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、初步掌握常溫用電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)。2、為電阻應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)做好在試件上粘貼應(yīng)變片的準(zhǔn)備工作。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材：1、鑄鐵或低碳鋼拉伸試件、刻線機(jī)。2、應(yīng)變片、502膠。3、數(shù)字萬(wàn)用表、電烙鐵。4、鑷子、丙酮、石蠟、砂紙、導(dǎo)線。三、實(shí)驗(yàn)方法與步驟：1、試件表面處理：1. 打磨: 最好選用細(xì)砂紙，在試件上應(yīng)變片待貼位置成正負(fù)45方向交叉打磨且打磨出光澤。（1） 劃線：用刻線機(jī)在每個(gè)拉伸試件上劃兩條橫向線，一條縱向線，如圖（a）所示。（3）清洗：用酒精或丙酮清洗試件表面直到棉球

2、上無(wú)污漬為止。禁止用手觸摸或用嘴吹處理好的試件表面。2、3、 應(yīng)變片粘貼：(1)選片：用萬(wàn)用表測(cè)應(yīng)變片的阻值，選阻值較接近的應(yīng)變片，每位實(shí)驗(yàn)者選兩片。(2)粘貼：每個(gè)試件上粘貼兩片，如圖（b）所示。貼片時(shí)一手拿住應(yīng)變片的引出線，一手拿502粘結(jié)劑瓶，將瓶口向下在應(yīng)變片基底底面上涂抹一層膠水，立即將應(yīng)變片底面向下平放在試件貼片位置上，輕輕校正方向使應(yīng)變片基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)方向線，然后蓋上一張塑料薄膜，用手指朝一個(gè)方向滾壓應(yīng)變片，擠出氣泡和過(guò)量的膠水，保證膠層盡可能地薄而均勻，手指保持不動(dòng)約1分鐘后再放開(kāi)，輕輕掀開(kāi)薄膜，檢查有無(wú)氣泡，翹曲，脫膠等現(xiàn)象否則需重貼。4、 焊線：（1） 粘絕緣膠帶：將應(yīng)變片引出線

3、輕輕撩起，在引出線下面粘貼膠帶紙，以保證引出線與試件之間的絕緣。（2） 固定導(dǎo)線：事先將導(dǎo)線塑料皮剝?nèi)ゼs3mm，使導(dǎo)線一端與應(yīng)變片引出線靠近，將導(dǎo)線用膠布固定在試件上。（3） 焊接：用電烙鐵將應(yīng)變片引出線與測(cè)量導(dǎo)線錫焊，焊點(diǎn)要求光滑小巧，防止虛焊。5、 檢查：（1）通路檢查：用萬(wàn)用表檢查應(yīng)變片引出導(dǎo)線之間的阻值是否是120。（2）絕緣檢查：用萬(wàn)用表檢查應(yīng)變片引出線與試件之間的電阻，應(yīng)大于50 M。6、 防護(hù)：用電烙鐵熔化石蠟密封應(yīng)變片區(qū)域以防應(yīng)變片受潮。實(shí)驗(yàn)二、偏心壓縮一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)所用的是一根圓柱形試棒，它所受的一對(duì)壓力是“偏心”的，即其作用線與試棒軸線平行，但不重合，而且兩條線的距離（

4、偏心距）未知。圓柱側(cè)表面上事先貼著一些縱向和橫向應(yīng)變片，要求在一定壓力作用下測(cè)量各點(diǎn)的應(yīng)變值，并回答下列問(wèn)題：1、圓柱側(cè)表面上各點(diǎn)的軸向應(yīng)變服從什么分布規(guī)律（用公式=（Y，Z表達(dá)）？是否可由此驗(yàn)證理論課上介紹的某些結(jié)論？2、試棒材料的彈性模量E和泊松比是多大？3、縱向壓力的作用點(diǎn)在哪里？4、試棒橫截面上的彎矩有多大？這是一個(gè)由同學(xué)們自行設(shè)計(jì)的成分較大的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)本講義只有原則性建議，為回答上述問(wèn)題要測(cè)量什么數(shù)據(jù)以及如何處理數(shù)據(jù)均由同學(xué)自行決定。所以，本實(shí)驗(yàn)的根本目的是培養(yǎng)同學(xué)用實(shí)驗(yàn)手段去探求自己尚不清楚的規(guī)律的初步能力?？v向片AB橫向片二、試棒及其它裝A縱向片橫向片試棒試驗(yàn)機(jī)上壓頭球面

5、承壓底座ZpZPYpDDBC（a）試棒安裝圖 （b）試棒布片圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)是實(shí)驗(yàn)中的施力裝置。它通過(guò)高壓油泵產(chǎn)生的高壓油推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)試件夾頭運(yùn)動(dòng)，達(dá)到對(duì)試件施力的目的。配上不同的試件夾頭可以對(duì)試件加拉伸，壓縮，彎曲，剪切等載荷。試驗(yàn)機(jī)上設(shè)有進(jìn)油閥（用于加載）和回油閥（用于卸載）。在關(guān)閉回油閥的情況下打開(kāi)進(jìn)油閥可對(duì)試件進(jìn)行加載。閥門(mén)開(kāi)的越大，加載速度也越大。載荷的大小可以從示力盤(pán)上讀出。示力盤(pán)上一般有三種刻度。究竟用哪一種刻度，要看試驗(yàn)機(jī)后面擺錘的配重是多少。實(shí)驗(yàn)時(shí)可向教師問(wèn)清楚。卸載時(shí)只要打開(kāi)回油閥即可。使用的一般步驟是：（1）夾持試件。（2）關(guān)閉進(jìn)油

6、閥和回油閥，然后按下油泵啟動(dòng)按鈕。將示力盤(pán)指針調(diào)零，把隨動(dòng)指針撥向零。（3）緩慢打開(kāi)進(jìn)油閥加載。眼睛密切注視示力盤(pán)上指針的變化。千萬(wàn)注意不可使進(jìn)油閥開(kāi)得過(guò)大。否則載荷一旦加上， 在幾秒鐘內(nèi)即可達(dá)到很大值，把試件破壞，甚至損壞實(shí)驗(yàn)機(jī)。（4）達(dá)到預(yù)定載荷后，記下讀數(shù)。打開(kāi)回油閥卸載。（5）關(guān)閉油泵、回油閥、進(jìn)油閥。2、電阻應(yīng)變儀及予調(diào)平衡箱由于本實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)較多，把它們逐個(gè)接到應(yīng)變儀的AB接線柱上測(cè)量將不勝其繁。若有n個(gè)測(cè)點(diǎn)。就需要換n次線，加n次載。為了克服這一缺點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)將使用予調(diào)平衡箱。予調(diào)平衡箱的背面有二十組接線柱，可同時(shí)接二十個(gè)測(cè)點(diǎn)。每一組接線柱有A、B、C、D四個(gè)接線端，對(duì)應(yīng)于電橋上的A、

7、B、C、D點(diǎn)，用于接工作片（AB間）和補(bǔ)償片（BC間）。予調(diào)平衡箱的正面有二十個(gè)滑線電阻旋鈕，它們的每一個(gè)與后面一組接線柱對(duì)應(yīng)（上 面標(biāo)有點(diǎn)號(hào)），用于每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的電阻予調(diào)平衡。予調(diào)平衡箱用專(zhuān)用電纜與應(yīng)變儀相連。該箱下部有一選點(diǎn)旋鈕，該旋鈕擰到哪一點(diǎn)即表示該點(diǎn)與應(yīng)變儀接通，可對(duì)其予調(diào)平衡或測(cè)量。這樣只需一次加載即可把所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量下來(lái)，中間也勿需換線。3、游標(biāo)卡尺。用來(lái)測(cè)量試件尺寸。MyPYPZpYpZMzO四、實(shí)驗(yàn)原理若任意選擇坐標(biāo)系Y，Z如圖41（b），假定P力作用點(diǎn)的坐標(biāo)為（Zp，Yp），則可將P力向中心點(diǎn)O簡(jiǎn)化，得到一個(gè)軸向壓力P和分別繞Z軸和Y軸作用的兩個(gè)彎矩Mz、My，如圖42的虛

8、線所示。用軸向壓縮和平面彎曲（兩個(gè)方向）理論即可分別計(jì)算這三個(gè)內(nèi)力素引起的應(yīng)力和應(yīng)變：由軸向壓縮引起的正應(yīng)力為：常數(shù) 曲Mz引起的正應(yīng)力為：按圖42所示坐標(biāo)系，Yp與Y均取正值時(shí)應(yīng)力應(yīng)為負(fù)值（壓應(yīng)力），故上式右部加了負(fù)號(hào)。由Mx引起的正應(yīng)力為：總和正應(yīng)力為：由于這個(gè)試棒處于單向應(yīng)力狀態(tài)，單向虎克定律成立，故我們所測(cè)得的總和正應(yīng)變?yōu)椋焊鶕?jù)上述關(guān)系式和泊松比的定義就可以考慮實(shí)驗(yàn)方案了。五、實(shí)驗(yàn)方法上的注意事項(xiàng)1、加載技術(shù)方面：（1）實(shí)驗(yàn)應(yīng)在材料處于彈性范圍的條件下進(jìn)行，故總載荷不能過(guò)大。（2）為消除加載初期由于實(shí)驗(yàn)機(jī)機(jī)構(gòu)間的摩擦和應(yīng)變片與試棒變形的不一致等因素造成的力與應(yīng)變示值誤差，應(yīng)設(shè)“初載荷”

9、Po（例如1KN），并記下各測(cè)點(diǎn)的“初應(yīng)變”oi，或用予調(diào)平衡箱上的予調(diào)旋鈕將oi調(diào)為零。然后加載到予定的終值P，并記下各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變終值i。這樣，本實(shí)驗(yàn)的載荷就是（PPo），各點(diǎn)的應(yīng)變值為（i，oi，）。（3）由于在初載荷或終載荷下都要測(cè)讀許多點(diǎn)的應(yīng)變，這需要一定的時(shí)間，因而操作試驗(yàn)機(jī)給試棒加載的同學(xué)要細(xì)心控制進(jìn)油閥開(kāi)關(guān)，使載荷在讀應(yīng)變的時(shí)間內(nèi)保持不變。2、試件在試驗(yàn)機(jī)承壓座上的位置可隨意安放，有意造成加載偏心。不過(guò)偏心量不宜過(guò)大，以防加載中由于球面承壓座的歪斜把試棒擠出。3、為使測(cè)量值可靠，一般應(yīng)多次（如三次以上）重復(fù)同樣的測(cè)量操作，若各次測(cè)量結(jié)果接近方可取其平均值為正式實(shí)測(cè)值。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

10、要求1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3、用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回答“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹表?xiàng)中所提出的問(wèn)題。4、討論：（1）能否用更少測(cè)點(diǎn)達(dá)到本實(shí)驗(yàn)?zāi)康?？最少要測(cè)量幾個(gè)應(yīng)變值？為什么？（2）用什么方法處理數(shù)據(jù)可以使應(yīng)變分布公式=（Y，Z）比較準(zhǔn)確？*（3）如何用電橋的加載特性簡(jiǎn)化或精確化本實(shí)驗(yàn)的測(cè)量？提示參閱本院物理講義有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的似合部分。*（4）通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)的主要體會(huì)和對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建議。注帶*者為選做項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)三、光彈儀調(diào)整及材料條紋值測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解光彈儀各部分名稱(chēng)及作用,掌握光彈儀使用方法。2、觀察光彈性模型受力后在偏振光場(chǎng)中的光學(xué)效應(yīng)。3、學(xué)習(xí)對(duì)徑受壓圓盤(pán)測(cè)量材料條紋值的方法。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1

11、、 光彈性?xún)x。2、 光彈性模型數(shù)個(gè)。三、 實(shí)驗(yàn)方法：1、 平面偏振場(chǎng)的調(diào)整方法:（1） 正交平面偏振場(chǎng)（暗場(chǎng)）:a、取下兩個(gè)/4片。b、旋轉(zhuǎn)檢偏鏡,使光強(qiáng)最暗,此時(shí)兩偏振片正交。(2)平行平面偏振場(chǎng)（亮場(chǎng)）：a、取下兩個(gè)/4片。b、旋轉(zhuǎn)檢偏鏡,使光強(qiáng)最亮，此時(shí)兩偏振片平行。2、觀察光彈性模型在平面光場(chǎng)中的效應(yīng)：（1） 等傾線、等差線。（2） 上述條紋隨載荷變化情況。（3） 色序。（4） 同步旋轉(zhuǎn)起、檢偏鏡條紋的變化情況。（5） 單色光、白色光。（6）環(huán)氧樹(shù)脂模型、有機(jī)玻璃模型。要求參考以上幾方面的內(nèi)容寫(xiě)光彈性模型在平面光場(chǎng)中暗場(chǎng)與亮場(chǎng)時(shí)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)觀察總結(jié)。3、 正交圓偏振場(chǎng)的調(diào)整方法（暗場(chǎng)）:

12、（1）先裝入一塊/4片,將它旋轉(zhuǎn),使檢偏鏡后看到的光場(chǎng)最黑，這時(shí)表示/4片的快、慢軸分別與起偏鏡和檢偏鏡的偏振軸相平行。然后順(逆)時(shí)針將/4片旋轉(zhuǎn)450(也可同步旋轉(zhuǎn)檢偏鏡450)。 （2） 再裝入另一塊/4片, 將它旋轉(zhuǎn),使檢偏鏡后看到的光場(chǎng)再次最黑。這時(shí)兩塊/4片的軸是相互正交的，四塊鏡片構(gòu)成雙正交圓偏振場(chǎng)布置。4、觀察光彈性模型在圓偏振場(chǎng)中的效應(yīng)：(1) 等傾線消除否。(2) 找“0”級(jí)或“1”級(jí)條紋并觀察色序的變化以確定各級(jí)條紋級(jí)數(shù)。(3) 關(guān)掉白光,轉(zhuǎn)成單色光,觀察條紋的變化。(4) 換其它模型觀察。5、環(huán)氧樹(shù)脂材料條紋值f的測(cè)定： （1）調(diào)整正交圓偏振場(chǎng)； （2）測(cè)量圓盤(pán)尺寸；

13、（3）把圓盤(pán)放入加力架上加載,使中心條紋出現(xiàn)整數(shù)級(jí)(三級(jí)為宜)，記錄砝碼質(zhì)量。 實(shí)際載荷=砝碼質(zhì)量桿秤比 （桿秤比為4：1） (4)代入公式 計(jì)算條紋值。（P為載荷、N為條紋級(jí)數(shù)、D為直徑）實(shí)驗(yàn)四、高梁在橫力彎曲下的應(yīng)力分析一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 掌握等色線（包括整數(shù)級(jí)、分?jǐn)?shù)級(jí)條紋）和等傾線的繪制方法。2、學(xué)會(huì)用剪應(yīng)力差法計(jì)算截面應(yīng)力分布,并進(jìn)行平衡校核。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、 光彈性?xún)x。2、 有機(jī)玻璃和環(huán)氧樹(shù)脂矩形截面梁模型各一個(gè)。三、 實(shí)驗(yàn)步驟：1、等差線的描繪：（1） 調(diào)整光彈儀為正交圓偏振場(chǎng)布置（暗場(chǎng)）。（2） 在加載架上安裝試件如圖所示，注意梁上劃出的支座及加載位置線。（3） 開(kāi)啟白光光

14、源，并加少許載荷，調(diào)整加載裝置，使產(chǎn)生的條紋圖左右對(duì)稱(chēng)。（4） 加載，P=100kg（杠桿比為4：1，實(shí)際加砝碼25kg即可）。（5） 找零級(jí)條紋并觀察色序的變化以確定各級(jí)條紋級(jí)數(shù)。（6） 轉(zhuǎn)成單色光，把整數(shù)級(jí)條紋等差線圖描下，在圖上注明級(jí)數(shù)及載荷。（7） 單獨(dú)旋轉(zhuǎn)檢偏鏡90o，即成平行圓偏振場(chǎng)布置（亮場(chǎng)），得到半級(jí)數(shù)條紋圖案；繼續(xù)把半級(jí)數(shù)條紋等差線圖描下。2、等傾線的描繪：（1）調(diào)整光彈儀為正交平面偏振場(chǎng)布置（暗場(chǎng)）。（2）更換有機(jī)玻璃模型加載至等傾線清晰為止。（3）同時(shí)旋轉(zhuǎn)起偏鏡和檢偏鏡，觀察等傾線變化規(guī)律。（4）同步反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)偏振鏡軸，在屏幕上用描圖紙依次描出0、10o、20 等傾線，每隔10o畫(huà)一條，并增畫(huà)（35o、45o、55o等傾線）。四、結(jié)果處理：1、 用剪應(yīng)力差法計(jì)算截面應(yīng)力分布：（1） 用千分尺測(cè)梁長(zhǎng)L及梁高H。（2） A-A為計(jì)算截面，在其左右畫(huà)輔助截