1、本资料内容仅供参考1表 1 实验项目名称与学时分配实验性质（打 ） 学时分配序号 实验项目名称 基础性设计或综合性课内 课外必做或选做每组人数1 电阻应变计安装及防护 4 必 开 22 应变电测技术综合训练 2 必 开 23 变支承梁的力学行为研究实验 2 必 开 3实验一 电阻应变计安装及防护电阻应变计的粘贴技术是应变电测技术中的关键性技术，决定了整个测试成败，也是对实践动手能力的一个重要检验。 “贴片”技术要勤学多练，才能掌握并逐渐提高。本实验重点要求掌握电阻应变计安装的流程和具体方法；难点是如何在实践中提高贴片技术、提出合理的布片方案（为下一个实验做准备） 。一、实验目的1、学习常温测量
2、电阻应变计的粘贴技术。2、了解应变计的防护工艺。3、为后续实验及参加现场测试打好基础。二、设备及器材1、试件 悬臂等强度梁；与梁同材料的补偿块。2、工具 四位电桥（选用） ；数字万用表；25W 电烙铁； 镊子、剥线钳、划针等小工具；3、材料 接线端子、常温电阻应变计，每小组 5 枚左右； 本资料内容仅供参考4502 胶 l 瓶；酒精、丙酮各 1 瓶；防潮胶；砂布、脱脂棉、医用胶布、导线、胶布、松香等耗材。三、实验方法和步骤1、用数字万用表测量各应变计电阻，选择阻值差在0.5 欧姆以内的 5 枚待用。2、将试件的贴片部位除锈打磨，并用细砂布打磨出 45交叉纹路，然后轻轻划出贴片位置。3、用镊子夹
3、脱脂棉球蘸丙酮反复擦洗贴片部位，直至棉球上见不到污垢为止。4、根据布片方案，逐点粘贴测量应变计和温度补偿应变计。5、贴片完成后，用万用表逐个检查应变计是否通路、断路、短路，发现断路应及时补贴。6、与应变计一一对应地布置接线端子，端子位置须确保焊线操作方便，端子也用 502 胶粘贴。7、将导线用胶布固定在试件上，使导线的一端与对应的应变计接线端子靠近，注意根据测点编号在导线的两端作上标记。8、将应变计引线和对应的导线通过接线端子焊接起来，焊点应小巧光滑，防止虚焊。9、用万用表检查连线后的应变计是否通路，若断路则分别检查导线、焊点及敏感栅，找出原因并采取相应措施。10、应变计粘贴后在常温下数小时即
4、可完全固化，为确保绝缘程度，可用红外线灯在 60以内烘烤，加速固化和干燥。11、检查应变计的绝缘电阻，每枚应变计检查任一根引线与构件的绝缘即可，对于采用公共导线的一组应变计只要公共线与构件的绝缘符合要求，即说明该组应变计的绝缘符合要求。12、确定应变计粘贴完好和绝缘符合要求即可敷涂防护剂，防护剂覆盖范围应包括应变计和引线以及接线端子和导线的裸露部分。注意防止引线短路或引线与构件直接接触。本资料内容仅供参考513、最后还应检查一次应变计电阻和绝缘情况，确认符合要求即说明整个贴片及防护工艺无误。四、注意事项1、丙酮、502 胶有刺激气味，使用时请注意。2、谨慎使用 502 胶，防止粘手、严防进入眼
5、、口。3、防止烙铁烫手、烧坏物品。五、实验报告要求1、简述常温下电阻应变片粘贴的主要步骤；2、绘制电阻应变片布置图。本资料内容仅供参考6实验二 应变电测技术综合训练灵敏系数是电阻应变计的一个重要技术参数，且存在一定的分散度，因此掌握灵敏系数的实测技术有一定的实际意义。结合“贴片实验”训练“接桥” 、完成灵敏系数测定，同时还检验了自己的贴片质量、评价前一个实验中所设计的布片方案的合理性。本实验重点要求掌握静态电阻应变仪的使用、测量电桥设计、灵敏系数的标定方法；实验的难点是如何灵活的运用电桥加减特性设计各种实用电桥。一 、实验目的1、了解电阻应变计相对电阻变化与所受应变之间的关系。2、掌握应变计灵
6、敏系数的测定方法。3、掌握电阻应变计接入电桥的各种使用接法(半桥、全桥)。二、试件及设备1等强度梁及加载装置；2、游标卡尺。三、实验原理（一）根据应变计电阻相对变化与构件应变之间的关系，电阻应变计的灵敏系数可用下式表达： RK据此，只要测得电阻应变计的相对电阻变化 和相应的应变 则灵敏系数K 可求。一般采用轴向应变 已知或有简单解析解的力学模型为试件，例如，纯弯梁、等强度梁，我们选用后者，如图所示。对于应变未知的力学模型，可配以挠度计测量实际应变。本资料内容仅供参考7采用电阻应变仪测出指示应变 仪 ，并根据应变仪所设的灵敏系数 K 仪 求得应变计的灵敏系数为： 仪仪K对于所有应变计，按批量抽查
7、灵敏系数处理，取实测灵敏系数的平均值作为该批应变计的标定灵敏系数，并给出其相对标准误差： %10KS式中 S 为标准误差，即： 21)(niiS（二）接桥训练(1)将应变计按图所示方案（实验一）贴在等强度梁试件上。(2)将应变计按各种接法接在应变仪的 A、B、C 接线孔上，按全桥接法时应去掉仪器的内部两个桥臂电阻，或者将仪器面板上“ 全桥”“半桥”选择开关转到“ 全桥”位置。(3)在悬臂梁上加上相同的砝码，分别测量每一种接法的应变值。(4)比较各种接法时的应变值。比较时以接法(a)的指示应变值为基准。四、实验步骤1、用游标卡尺测量等强度梁的厚度 h。和宽度。2、将实验一中所贴的应变计组桥。3、
8、逐点预调平衡。4、根据试件的承载能力，确定合适的加载方案，通常按 45 级加载测量达到本资料内容仅供参考8预定的最大载荷后，然后逐级卸载测量。重复几次上述测试过程，取较理想的结果进行计算。五、实验结果处理1、合理设计测试记录表格。2、根据各级加载，卸载测量的平均值，计算各测点应变并记录相应的应变实测值，取平均值绘制计算值与实测值之关系曲线。3、按最大载荷时的平均值计算每枚应变计的灵敏系数 Ki。4、取各应变计的总平均值作为应变计的灵敏系数，并按误差理论给出相对标准误差。六、实验报告要求1、简述实验目的、仪器、原理，总结各种接桥方式的特点。2、列出原始数据，计算、整理实验结果并得到实验结论。3、
9、讨论下列问题：a. 全桥实验中如果将 R2、R 4 串联起来代替 R5、R 6 的位置，接入电桥中的 BC桥臂，测试结果又将如何？b. 温度补偿块的材料为什么要与试件材料相同？如用电吹风吹一吹补偿块，应变仪的读数会出现变化吗？本资料内容仅供参考10实验三 变支承梁的力学行为研究实验变支承梁的力学行为研究实验项目的是对预应力混凝土悬臂体系桥梁的施工过程的简化与模拟，其力学模型可抽象为一静定的悬臂梁转化为超静定的固端-铰支梁的力学体系转换。研究变支承梁的力学行为既能巩固材料力学知识又可为专业课程进行铺垫、既能深化理论、突出应用又能提高实验理论和实验技能，是一个十分有益的实验项目。本实验的重点是掌握
10、多点静态电阻应变测量方法，学习静态电阻应变数据采集仪的使用；实验的难点在于对静定与超静定结构及其体系转换的力学特性变化的分析与比较。一、实验目的1、了解静态电阻应变采集系统的工作原理，学习其使用方法；2、熟练掌握多点静态电阻应变测量的方法；3、学习拟订电测应力分析实验方案；4、通过对悬臂静定梁和固端-铰支梁的应变测量成果的分析，比较静定结构与超静定结构的受力变形的不同特点，形成对桥梁施工力学的初步认识。二、可选实验内容1、运用应变电测技术测量梁横截面上的正应力、确定梁横截面上正应力沿高度的分布规律；2、测量悬臂梁弯曲时表面正应力沿梁长的变化规律；3、测量悬臂梁弯曲变形的挠度；4、测量悬臂梁弯曲
11、变形时截面的转角；5、超静定梁的应变分析。三、仪器设备1、7V14C 静态应变采集系统本资料内容仅供参考112、百分表或位移传感器3、变支承梁实验装置4、磁性表座5、其他自选仪器四、实验方案现给出参考一种实验方案如下：变支承梁1、静定悬臂梁弯曲正应力测量弯曲正应力沿梁横截面高度的分布与沿梁长的分布 为了研究梁横截面上正应力沿高度的分布规律和梁表面正应力沿其长度的变化规律，可自行选定多个测试截面（一般至少三个以上）并确定每个截面的测点个数及其的位置。根据悬臂梁自由端至支座 B 的预留间隙 计算出静定悬臂梁的临界a载荷值 ，自行拟定加载方案 。采用 7V14C 静态应变采集系统测量rP,.)321
12、(jP各点的应变大小 （ 表示测量截面编号, 表示测点编号） ，代入简单正应力计算nii公式：niiE.3,21.;,in由此得实测应力大小并做出各截面应力沿梁高的分布规律图。由梁长度方向的上表面（或下表面）应变测点测量应力沿梁长的分布规律，并与理论值作比较，分析误差原因。同一截面上沿梁高度方向各点的应力ziniIyM.3,21.;,in本资料内容仅供参考12式中 为第 测试截面上第 测点的应力实测值； 为截面惯性矩nii zI为第 测试截面上的弯矩值； 为第 测试截面上第 测点的位置坐)(xaPMjniyni标（相对于中性轴为） ；沿梁长方向各测点的应力znIh21.3,21n式中 为第 测
13、试截面上梁上（下）表面测点的应力实测值； 为测试截面的高1n h度。2、静定悬臂梁弯曲变形的测量挠度与转角 为了测量悬臂梁弯曲变形的挠度，沿梁长方向布置多个挠度测试点。用磁性表座固定好百分表（或位移传感器） ，在上述加载方案下施加载荷 时，,.)321(jP记录表上相应的挠度值、做出挠度曲线。并与理论值作比较，分析误差原因。挠度理论计算公式：)3(62xaEIvj)0(ax)(2Ij )(l其中： 表示集中载荷作用点距固支端的距离； 表示计算截面距固支端的距离；a x表示梁的总长。l梁端的转角实测可利用设置在梁端的百分表（或转角仪）方便的测得，而为了简化测试工作，其他各测试截面的转角可根据材料
14、力学小变形假设，近似处理： xvarctg悬臂梁弯曲变形时截面的转角理论值计算：)2(EIxPajj)0(ax本资料内容仅供参考13EIaPj2)(lxa3、超静定问题的应变电测分析当外加荷载超过临界荷载 时，悬臂梁的自由端与铰支座接触，梁的受力状态rP相应发生变化，悬臂梁由静定结构变为超静定结构。此时，各截面的弯矩重新分配，各测点的弯曲应力有所变化。由于在荷载小于临界荷载 时悬臂梁作为一静定结构rP在荷载作用下已产生了弯曲应力，这部分的应力大小和分布不受梁端与支座 B 接触变为超静定结构后增加的荷载 的影响，各测点的最终应力为作为静定悬臂梁已jP存在的应力与变为超静定结构后所产生的应力迭加。
15、拟订实验方案，测定各控制测点应力，绘制横截面上弯曲正应力的分布曲线和沿梁长度的变化曲线，进一步绘制实测弯矩图并与理论计算结果比较、确定支座反力并与安装在支座 B 处的力传感器测试结果比较。具体实验方案由读者自行拟订，所需仪器设备清单由实验者开列。五、实验步骤学生自己列出。六、注意事项7V14 通讯电缆不能热插拔。实验四 传感器设计实验本 实 验 要 求 熟 悉 和 掌 握 电 子 万 能 材 料 试 验 机 、 电 阻 应 变 仪 的 使 用 。 以 半 成 品 传感 器 为 研 究 对 象 ， 通 过 设 计 不 同 组 桥 方 式 ， 学 习 检 验 和 评 价 传 感 器 质 量 的 方
16、 法 并 提本资料内容仅供参考14出 完 善 半 成 品 传 感 器 的 设 计 的 措 施 ， 完 成 标 定 传 感 器 的 输 出 特 性 等 工 作 。本实验重点是学习传 感 器 输 出 特 性 标 定 方 法 ；难点是拟订半 成 品 传 感 器 质 量（ 侧 重 电 桥 ） 检 验 的 方 案 并 测 量 电 桥 的 设 计 。一、实验目的1、掌 握 应 变 式 传 感 器 的 基 本 原 理 ；2、熟练掌握多点静态电阻应变测量的方法；3、学习拟订电测应力分析实验方案；4、提高电子万能材料试验机的操作技能；5、 评 价 半 成 品 应 变 式 传 感 器 、 桥 臂 系 数 设 计
17、与 调 整 、 输 出 特 性 标 定 。二、仪器设备1、7V14C 静态应变采集系统或 YD-88（任选）2、电子万能材料试验机3、数字万用表4、半成品传感器三、参考实验方案1、判断传感器测量电路是否完好：测量各输出引线的电阻值，判断其值是否符合常见的测量电桥的组成方式的阻值，否则提出电桥可能不完整的疑问，并进一步确认。2、根据确认的测量电桥组成方式，评价其合理性或提出改进意见（设计方案） 。3、在电子万能材料试验机上实施标定，并给出加载方案。4、给出实验结果、评价“传感器” 的工作特性。四、实验步骤学生自己列出。五、注意事项1、加载标定时切忌过载。2、传感器须轻拿轻放。本资料内容仅供参考1
18、5本资料内容仅供参考16实验五 动应力测量实验组合梁实验装置以矩形截面梁为基本单元，经过简单的拆装组合，构成多种具有不同边界条件的实验梁，通过施加冲击或移动荷载产生不同动响应，模拟悬臂梁冲击、双悬臂梁“二次冲击” 、移动荷载下梁振动等的典型力学问题，可提出动应变测量、动荷系数测定、梁的固有频率与阻尼测定、基于 DASYLab的虚拟仪器设计、二次冲击动荷系数研究、动态应变增量系数测定、 组合梁约束特性分析等实验选题。本实验的重点是学习现代动态电阻应变测量技术，组合梁动响应测量、分析；实验的难点：动态应变测量虚拟仪器设计。一、实验目的1、了解 DY-3 动态应变仪的工作原理，学习其使用方法；2、熟
19、悉计算机数据采集实验操作过程；3、掌握现代动态电阻应变测试技术。二、仪器设备1、组合梁实验装置；2、 动态电阻应变仪；3DY3、计算机和打印机。三、实验原理组合梁综合实验装置如图 1 所示。实验梁上、下表面中心线上各贴一枚电阻应变计。将电阻应变计接入 动态应变仪接线孔内，桥路如图 2 所示。3DY本资料内容仅供参考17图 1 图 2经调试后，用 砝码由上而下冲击等强度梁上的加载托盘施加冲击荷载，或开动N10小车，施加移动荷载，用 DY-3 动态应变仪-计算机采集动态应变波形。测量动应变系统如下：四、虚拟仪器设计范例讲解1、A/D 模块：控制数据采集，代表 DBK43A 和 Book112 形式
20、。通道可扩展2、Y/T 模块：代表显示器，可设置一系列参数。3、光标读书功能：读取初始零点，和最大最小值。（注：联机讲解）五、可选实验内容1、模拟悬臂梁冲击、双悬臂梁“二次冲击” 的动应变测量；2、移动荷载下梁的动应变测量；3、动荷系数测定；4、梁的固有频率与阻尼测定；5、基于 DASYLab 的虚拟仪器设计；6、二次冲击动荷系数研究、动态应变增量系数测定；7、组合梁约束特性分析。六、实验步骤本资料内容仅供参考18参考如下步骤进行实验：1、测量实验梁的几何尺寸和电阻应变计的粘贴位置；2、按半桥方式将电阻应变计接入测量电桥的接线孔；3、依次打开 Book112、DBK43A、计算机电源；4、参考
21、 DY-3 动态电阻应变仪使用说明书自行设计虚拟仪器；联机进行虚拟仪器设计范例讲解，介绍主要模块5、点击“ ”开始采样。观察初始应变曲线，确定电阻应变计初始不平衡输出应变值，必要时进行“ 调零 ”；6、设定实验数据存盘路径和文件名，准备测试；7、让砝码沿加载导杆自上而下自由滑落冲击托盘或开动小车；8、检查采集动应变波形是否正确、有效；9、打印、分析实验结果。七、实验报告要求1、简述动态应力测量方法和测量步骤；2、打印实测动应变曲线；3、确定梁受冲击所产生的最大动应力并与理论值比较；4、确定梁的自由振动频率。本资料内容仅供参考19实验六 典型光场布置本实验重点是学习和掌握圆偏振光场、平面偏振光场
22、的布置；实验难点是偏振本资料内容仅供参考20光场中受力模型的光学效应的分析。一、实验目的1、了解光弹性仪各部分名称和作用，掌握光测弹性仪的使用方法 2、观察光测弹性模型受载后在偏振光场中的光学效应 3、初步学习判断等差线条纹图中条纹级数的方法 4、初步学习学习确定等倾线度数,描绘等倾线的方法 二、仪器设备1、409- 型光测弹性仪 2、光弹性模型 3、数码相机当起、检偏振片的偏振轴互相平行时，形成亮场，为平行平面偏振光场当起、检偏振片的偏振轴互相垂直时，形成暗场，为正交平面偏振光场通常采用暗场，此时起偏镜的偏振轴设置为铅垂方向如果将一个处在平面应力状态的模型放在正交平面偏振光场的光路中，当模型
23、上某些主应力 方向与起偏镜的偏振轴平行（或垂直）时，偏振光可顺利通过模型，不会产生其他分量，这些点在检偏镜后将出现消光点。众多主应力方向相同，且都平行于起偏镜偏振轴的点将组成一条消光条纹 等倾线 本资料内容仅供参考21受力模型置于平面偏振场中，将同时出现等倾线与等差线条纹 消除方法： cfhnfc21)(三、实验步骤1、观看光测弹性仪的各个部分，了解其名称和作用；2、开起白光光源， 安装试件；3、调整仪器使屏幕上成像清晰；4、逐级加载，观察等差线的变化情况；5、旋转检偏镜，观察屏幕上等差线条纹图的变化情况，完毕后卸载；6、去掉四分之一波片，调整仪器及荷载，并同步转动起偏镜检偏镜，观察等倾线的变
24、化情况；7、卸载，取下试件，仪器复原。本资料内容仅供参考22四、实验注意事项1、光弹仪上镜片部分切忌用手触摸；2、试件安装位置要准确、稳定；3、对模型加载时，要正确平稳，防止模型弹出损坏镜片。实验七 应力-光学条纹辨识本资料内容仅供参考23本实验的重点是等差线和等倾线的观测；难点是等 差 线 条 纹 级 数 的 判 定 、 非 整数 级 条 纹 的 补 偿 方 法 。一、实验目的1、观测等差线和等倾线，学习其辨识方法；2、学会用钉压法判断主应力方向；3、学习确定非整数级条纹级数的方法。二、实验设备1、409- 光测弹性仪；2、小钉；3、光弹模型；4、数码相机。三、实验方法1、等差线在圆偏振光场
25、中，当受力模型呈现以暗场为背景的等差线图时，各条纹的级数为整数级条纹， ；若受力模型呈现以明场为背景的等差线图时，各2,10n条纹的级数为半数级条纹， 。具体实施时，首先确定 的5.2,1. 0n点或条纹的位置（白光光源时，只有该点或条纹是黑色的） ，只要模型形状、载荷作用点及方向不变，这些点或条纹的位置是不随载荷大小变化的，其他条纹级数可根据应力分布的连续性依次数出。条纹级数的递增方向（或递减方向） ，可采用白光光源，依据等差线条纹的色序而定。当色序的变化为黄、红、蓝、绿，则为级数增加的方向，反之为级数递减的方向。2、发源点与隐没点在单色光照射下，模型上某些点可能呈暗黑色，但随着载荷的增减，
26、其明暗程度随之变化。在载荷增加过程中，有些点的条纹连续向外扩散，这些点称为发源点，它们的条纹级数比周围的条纹级数高；有些条纹向某些点收敛，这些收敛点称为隐没点，它们的条纹级数比周围的条纹级数低。发源点和隐没点只能够判别周围条纹级数的高低方向，不能直接判别其级数。本资料内容仅供参考243、非整数级条纹级数的确定在圆偏振光场中，可以分别得到整数级和半数级条纹级数等差线。而试件上的测点并非都是正好在整数级或半数级条纹上，因此需要测出这些点的小数级。测量小数级等差线的方法很多，这里介绍其中的一种方法旋转检偏镜法中的双波片法。双波片法采用双正交圆偏振光场布置，首先将两偏振片的偏振轴 和 分别与被测点PA
27、的两个主应力方向重合（图 6-2-1） ，然后转动检偏镜 ，使附近的一条整数条纹的等差线移至通过该测点（图 6-2-2） ，检偏镜偏振轴 转动角度为 ，被测点的n 1条纹级数：（1）10n如果检偏镜偏振轴 向另一方向旋转了 角，而 级条纹移至被测点（图 6-2-2） ，A2n则被测点的条纹级数为： （2）20)1(n4、钉压法用一钉状物体在垂直于模型的边界上，对被测点施加一个较小的压力，观察该点条纹级数的变化情况，如果出现条纹级增加，则说明该点与边界相切的应力为拉应力，这点的等倾线角度等于边界的角度；若条纹级数减少，则为压应力，这点的等倾线角度等于边界法线的角度。5、等倾线等倾线是光弹性实验中
28、又一种重要的实验资料。它是用白光作光源，在平面偏振光场中获得的。这时等差线除零级条纹外都是彩色条纹的，而等倾线则总是黑色的。识别等倾线比识别等差线要困难些，为了准确描绘出等倾线，在描绘前应适当调整本资料内容仅供参考25实验载荷，尽量避免等差线干扰等倾线，然后再开启同步控制器，缓慢地同步旋转起偏镜和检偏镜，反复观察等倾线的变化规律，掌握其特征， （1）对称轴必为一条等倾线；（2）任意倾角的等倾线必通过各向同性点；（3）自由曲线边界上各点的切线或法线方向即为该点的主应力方向等等。测试时通常以起、检偏镜的偏振轴分别是垂直和水平位置为基准，这时模型上出现的为 0等倾线。同步反时针旋转起、检偏镜，每隔
29、5或 10（根据需要确定间隔的度数）拍摄等倾线条纹图，然后叠加在同一幅图上，并标明其倾角度数。四、实验步骤1、调整光弹仪，使之处于平面偏振光场，开启白光光源。2、安装试件，适当调整载荷，使等倾线清晰可见。3、开启同步控制器，同步转动起、检偏镜，每转 5或 10（根据需要确定间隔的度数） ，将等倾线拍摄记录并标明度数，直至所需等倾线全部拍摄完毕。4、安装四分之一波片，调整光场为双正交圆偏振光场。5、反复调整载荷，仔细观察等差线变化情况至基本掌握其变化规律。7、更换单色光光源。8、调整好载荷，拍摄等差线整数级条纹并标明级数。9、转动检偏镜，使光场成为明场。10、拍摄等差线半数级条纹并标明半数级级数
30、， 。11、卸载，取下试件，仪器复原。五、实验报告1、简单描述实验过程及收获。2、绘制光弹模型的等差线和等倾线图。六、实验注意事项1、切忌用手触摸光弹仪上的光学器件。2、对模型加载时，要正确平稳，防止模型弹出损坏镜片。3、开启同步控制器时应用手将手轮按住。本资料内容仅供参考26实验八 材 料 条 纹 值 测 定一、 实验目的1、了解材料条纹值的意义； 2、掌握测定材料条纹值的方法。二、实验设备1、409- 光测弹性仪；2、环氧树脂模型；3、数码相机。本资料内容仅供参考27三、实验原理材料条纹值表示当模型材料为单位厚度时，对应于某一波长的光源，产生一级等差线条纹级数所需的主应力差值。常用对径受压
31、圆盘来测定材料条纹值。圆盘对径受压时，由于模型是对称受载，其对称轴上剪应力为零。由弹性力学知圆心处的应力为：； （1）DhP21DhP62其中： 对径施加的载荷；圆盘的直径；模型的厚度。h当测得圆心处等差线条纹级数为 时，则nhf21将（1）代入，得到材料条纹值：DnPf8或nf8载荷增量；P条纹级数差值。n实验中若采用分级加载的方式，则应测出相应的条纹级数差 ，代入上式计in算出相应的 ,再算出平均值 。iff四、实验步骤1、测量试件几何尺寸，并在圆心处做好标记。2、调整光弹仪，使之处于双正交圆偏振光场，开启白光光源。3、安装试件。4、更换单色光光源。本资料内容仅供参考285、加载至测点出现
32、 4-5 级条纹为止，记录圆盘中心处的条纹级数 及对应的载n荷 ；P或逐级加载并记录 、 ，采用增量法进行计算。n6、卸载，取下试件，仪器复原。五、实验报告要求1、简述实验过程。2、计算材料条纹值。六、实验注意事项1、切忌用手触摸光弹仪上的光学器件。2、对模型加载时，要正确平稳，防止模型弹出损坏镜片。实验九 应 力 集 中 系 数 测 定一、 实验目的1、利用平面光弹性方法测量带孔板拉伸时的孔边应力集中系数；2、观察孔边应力集中现象。二、仪器设备1、409- 型光测弹性仪；2、带孔环氧树脂板试件；三、试件制备本资料内容仅供参考29树脂板如所示，试件两端的小孔是便于加载而设置的。 5401407
33、 5R1图 1四、实验原理由材料力学知识可知：当构件的尺寸有突变，如切口、小孔等，则局部应力将急剧增加，这种现象称为应力集中现象。产生应力集中截面上的最大应力 max 与同一截面上的平均应力 0 之比称为应力集中系数，以 k 表示。k= (1)0max本实验采用带孔拉伸试件来测定孔边的应力集中系数 k 的大小。将试件置入正交圆偏振光场中，在轴力 P 作用下，孔边将产生应力集中现象。由于孔边为自由表面，处于单向应力状态，若测得孔边最大条纹级数为 nmax，则可计算孔边最大应力(2)hfmaxan而拉伸板因为开孔造成局部削弱处的最小横截面上的平均应力0= (3)hbD式中 b模型的宽度，单位 cm
34、；D模型上圆孔的直径，单位 cm；f材料条纹值；h板的厚度。则根据应力集中系数 k 的计算公式有k= (4)Dbfmax0an本资料内容仅供参考30为了确定最大条纹级数 nmax，可以先选取模型上一些明显的应力为零的特殊点确定零级条纹的位置，然后结合前面实验介绍的确定条纹级数的办法，可依次确定更高级的条纹值。五、实验步骤1、用游标卡尺测量好试件的截面尺寸；2、将光弹仪调整为正交圆偏振光场，安装拉伸夹头，并调整加载杠杆平衡；3、安装试件。加载稍许，开启白光光源，调整杠杆高度或试件受力位置直至等差线图案对称；4、在白光光源下，对试件逐渐加载，仔细观察应力均匀区和孔边应力集中区的等差线图案的变化规律
35、，直至孔边应力集中区出现 45 级条纹。在初步掌握了条纹变化规律后，卸载至初始载荷位置；5、改用单色光源，逐步加载至孔边应力集中区出现 45 级条纹，拍摄模型边界线及等差线的位置，并标明级数，记下载荷值。6、 结束试验。试验完毕后，整理所记录的试验数据和图像；卸掉试验载荷；关闭仪器电源；将试验仪器复原；清理试验现场；将试验数据交指导老师签字同意后离开实验室。六、实验注意事项1、切勿用手触摸或随意擦拭光弹仪的各光学器件，如有灰尘应用镜头纸轻轻擦去；2、关闭单色光源后，不能立即再次打开光源开关，需待冷却 15 分钟左右后，才能开启使用。七、实验数据处理与分析应力集中系数 k 的计算k= (5)Db
36、fmax0an八、实验报告1、简述实验目的及试验过程；2、计算应力集中系数 k 的值；本资料内容仅供参考313、绘出等差线图，标明条纹级数。实验十 平 面 模 型 应力场分析一、 实验目的1、进一步熟悉平面光弹仪的操作使用以及等差线和等倾线的描绘；2、掌握剪应力差法分离内部应力计算方法。二、仪器设备1、409- 型光测弹性仪2、环氧树脂短梁试件；3、游标卡尺；4、数码相机。三、试件制备短梁试件由环氧树脂板加工而成，其尺寸及形状如图 1 所示，选 OG 截面的边界点 O 为计算起点，OG 向为 x 轴，梁的轴线方向为 y 轴，在截面 OG 的两侧各取一计算辅助截面 AB 及 CD，它们各距截面
37、OG 为 =2mm，取x=y,以为间距2x 沿梁高将矩形 ABCD 等分。本资料内容仅供参考32图 1四、实验原理图 2图 6-5-2 是剪应力差法计算示意图。AB 和 CD 表示 OG 断面的左右等距离的两个辅助断面，则 kkkyxxkyxkxkx )()()( 11011 其中 211kyxkyxkyx；111KCDyxAByxkyx；K起始边界点 O 的 x 向正应力值；0x计算点 k 的 x 向正应力值；k与计算点 k 相距x 的 k-1 点的 x 向正应力值；1x在x 间距中剪应力沿y 向的增量。y求得 后即可用下式求得xyx2coshfnx式中： 为第一主应力 1 与 x 轴的夹角
38、，它与等倾线参数 的关系为：若 为 1x 本资料内容仅供参考33方向时， = ；若 为 2 方向时， = +90；式中的正负号可以这样选取：当xx=45 时，取正号，当 y,故公式中取负号计x x算；反之， 45 时，即 xy,故公式中取正号计算。x为了检验实验的准确度，通常采用静力平衡的方法进行校核。在本实验中可按的分布规律曲线计算 OG 截面上 Y 向内力的总和yxQ= Abdyhx0式中 b短梁的厚度；AOG 断面上 曲线所围的面积，可通过数值积分或用求积仪量取。yx则相对误差为 %102QP五、实验步骤1、测量试件的几何尺寸；2、等差线的测取将仪器调整为正交圆偏振光场；安装跨中受集中力
39、的简支短梁，并调整加载杠杆平衡；开启白光光源，对试件施加少许载荷，调整成像系统使屏幕上成大小适宜且清晰的映像为止，然后再调整杠杆高度或试件受力位置直至等差线图案对称；换用钠光光源，逐级加载至 OG 截面出现 4 级左右的等差线为止，并用钉压法判定边界上主应力的正负性，记录载荷 P 的值；拍摄记录下试件的边界线及等差线的位置，并标明级数；单独旋转检偏镜 90，使之出现明场，得到半数级条纹图，并将整数级和半数级的条纹叠加在同一张图上，标明级数；3、等倾线测取去掉两片四分之一波片，将光路调成平面偏振光暗场，利用白色光源，适当减少载荷，使模型呈现浅色背景，同步逆时针方向转动两偏振镜片观察等倾线变化规律；以水平为基准，同步逆时针方向转动偏振轴，在屏幕上依次出现： 0、 5、 15、 30、45、60、75、85 等倾线，用数码相机依次拍摄下来。亦可按0、 30、60、85、15、 45、60、75 、5 跳跃式拍摄。4、结束试验。试验完毕后，卸掉试验载荷；关闭仪器电源；将试验仪器复原；
