1、11-1 金属材料的拉伸实验一、试验目的1测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度 ReH，下屈服强度 ReL 和抗拉强度 Rm 。2测定低碳钢（Q235 钢） 的塑性性能指标：断后伸长率 A 和断面收缩率 Z。3测定铸铁的抗拉强度 Rm。4观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，并比较其机械性能。5学习试验机的使用方法。二、设备和仪器1试验机（见附录） 。2电子引伸计。3游标卡尺。三、试样l0lbh(a)(b)图 1-1 试样拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。为使实验结果可以相互比较，必须对试样、试验机及实验方法做出明确具体的规定。我国国标GB/T22
2、82002 “金属材料 室温拉伸2试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图（1-1）所示。它们均由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分中测量伸长用的长度称为标距。受力前的标距称为原始标距，记作l 0，通常在其两端划细线标志。国标 GB/T228-2002 中，对试样形状、尺寸、公差和表面粗糙度均有明确规定。四、实验原理低碳钢（Q235 钢）拉伸实验（图解方法）将试样安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡在试样上，启动试验机对试样加载，试验机将自动绘制出载荷位移曲线（F-L
3、曲线） ，如图（1-2 ） 。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程，可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段） 。屈服阶段反映在F-L曲线图上为一水平波动线。上屈服力 是试样发生屈服而载荷首次下降前的eHF最大载荷。下屈服力 是试样在屈服期间去除初eL始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力R m是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算：上屈服强度R eH ： （1-1）0SFReH下屈服强度R eL： (1-2 )0eL抗拉强度R m： （1-3）0SFm在强化阶段任一时刻卸载、再加载，可以观察加载、御
4、载规律和冷作硬化现象。在 Fm 以前，变形是均匀的。从 Fm 开始，产生局部伸长和颈缩，由于颈缩，使颈缩处截3面减小，致使载荷随之下降，最后断裂。断口呈杯锥形。测量断后的标距部分长度L u和颈缩处最小直径d u，按以下两式计算其主要塑性指标：断后伸长率A ：（1-4）%10LAu式中L 0为试样原始标距长度（名义尺寸50mm） 。由于试样的塑性变形集中在缩颈处并向两边逐渐减小，因此断口位置不同，标距部分的塑性伸长也不同。若断口在试样中部，发生严重塑性变形的缩颈段全部在标距长度内，标距长度就有较大的塑性伸长量；若断口距标距端很近，则发生严重塑性变形的缩颈段只有一部分在标距长度内，另一部分在标距长
5、度外，因此，标距长度的塑性伸长量就小。这说明断口位置对测得的伸长率有影响，为此应用所谓移位法测定断后标距长度 。1l试验前将试样标距分成十等分。若断口到邻近标距端距离大于 ，则可直接测量标距30l两端点间的距离。若断口到邻近标距端距离小于或等于 ，则应用所谓移位法（亦称为补0l偿法）测定：在长段上从断口 O 点起取长度基本上等于短段格数的一段得 B 点，再由 B 点起取等于长段所余格数（偶数）之半得 C 点（见图 1-8（a） ） ；或取所余格数（奇数）减 1 与加 1 之半得 C 与 C1点（见图 1-8（b） ） ；移位后的 L1分别为：AO+OB+2BC 或者 AO+OB+BC+BC1
6、。测量时，两段在断口处应紧密对接，尽量使两段轴线在一直线上。若断口处形成缝隙，4此缝隙应计入 L1内。断面收缩率 Z：（1-5）%100Su式中 和 分别是原始横截面积和断后最小横截面积。0Su铸铁拉伸铸铁拉伸时没有屈服阶段，拉伸曲线微微弯曲，在变形很小的情况下即断裂（见图1-3） ，断口为平端口。因此对铸铁只能测得其抗拉强度R m， 即： （1-6）0SFm铸铁的抗拉强度远低于低碳钢的抗拉强度。五、实验结果处理1原始记录参考表 1-2 和表 1-3 填写。表 1-2 原始尺寸原始横截面直径 do(mm)I II III材料原始标距L0（mm） 1 2 平均 1 2 平均 1 2 平均原始最小
7、横截面积S0（mm 2）低碳钢 50铸 铁 表 1-3 断后尺寸断后缩颈处最小直径 du（mm）断后标距Lu(mm) 1 2 平均断后最小横截面积Su(mm2)LFFm0图 1-3 铸铁拉伸52数据处理低碳钢据 Fm 值和 F-L 图计算力轴每毫米代表的力值 m，从 F-L 图上找出 FeH 和 FeL 点的位置，量出它们至L 轴的垂直距离 heH 和 heL，从而计算出 FeH 和 FeL 值（即 mheH 和 mheL） ，然后按公式（1-1）（1-3）计算上屈服强度 ReH、下屈服强度 ReL 和抗拉强度 Rm，按公式（1-4）和（1-5）计算断后伸长率 A 和断面收缩率 Z 。铸铁据记
8、录的最大拉力 Fm，按公式（1-6）计算抗拉强度 Rm。六、思考题1低碳钢试样拉伸断裂时的载荷比最大力 Fm 小，如按公式 计算断裂时的应力，0SF则计算得到的应力会比抗拉强度 Rm 小。为什么“应力减小后”试样反而断裂？4铸铁试样拉伸，断口为何是平截面?为何断口位置大多在根部?5做低碳钢拉伸实验时为什么要用引伸计，又为什么在试样拉断前要取下引伸计，为什么此时可以取下引伸计？七、实验报告要求包括实验目的，设备名称、型号，实验记录（列表表示）与实验数据处理，分析讨论。画出试样断裂后形状示意图（可画在数据记录和处理栏内） ，试验机自动绘制的F-L图附于实验报告内。附注：实验步骤试样材质辩识：铸铁试
9、样颜色较深，表面可见凸起的小颗粒，竖直落地时声音沉闷；而低碳钢颜色较亮，表面可见刀纹，竖直落地时声音轻脆。1测量试样尺寸直径 d0 在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在相互垂直方向各测量一次，取其平均值。用三个平均值中最小者计算横截面面积，数据列表记录。6标距长度L 0 量取计算长度L 0（取L 0=10 d0，或L 0=5 d0） ，在试样两端划细线标志，用刻线机将其划分成10等分（或5等分） 。2. 开机打开电源开关；启动计算机进入 Windos 操作系统；点击试验机控制软件，进入试验机操作界面；按复位按扭使控制系统上电。3. 系统参数设置点击“模式设置”选项，选择试验模式-
10、拉伸实验。3. 试验基本参数设置点击“操作”按扭，进入“试验基本参数”界面，选择变形测量模式引伸计。4. 试验过程设置主要有：试样基本参数设定；试验力档位设定；变形调零；变形档位设定；曲线参数设定等。5装夹试样，安装引伸计上下夹头均为斜锲夹块，将试样的夹持部位放入 V 型槽中央。注意低碳钢拉伸实验须测定标距范围内的变形，因此试样上下夹持部位均须留出 5-10mm，以便安装引伸计。铸铁拉伸实验则不用安装引伸计。6测试待一切准备工作完成后，点击“上行”按扭，开始拉伸实验。测试完毕保存实验文件。注意实验过程中观察图形和数据显示窗口以及试样破坏情况。特别提请注意的是，当实验曲线出现水平线一定程度后，试
11、样开始进入局部变形阶段时，点击“取引伸计”按扭，迅速取下引伸计，以免引伸计损伤。7打印点击“报告打印” ，输出实验曲线。8卸载并取出试样卸载并取出试样，注意保护试样断口形貌。9测量断后标距 L1 和断后颈缩处最小直径 d1（仅对低碳钢拉伸实验）测量时应注意将低碳钢试样两段的断口紧密对接，若断口到邻近标距端距离小于或等于时，则应用所谓移位法（亦称为补偿法）测定断后标距长度 。测量颈缩处最小直径03L 1Ldu 时，在最小处互相垂直的两个方向测量直径。注意应用卡尺测量前端较窄的部位，以免由于弧线的影响而测量不到实际的最小值。10关机注意清理实验现场，将相关仪器还原。1-2 低碳钢和铸铁的压缩试验一
12、、试验目的1测定低碳钢的压缩屈服点 和铸铁的抗压强度 。SCbc7（a） （b）图 1-2-1FFsc0L（a） （b）图 1-2-2FFbcL02观察并分析两种材料在压缩过程中的各种现象。二、设备和仪器1电子万能试验机2游标卡尺三、试样低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试样一般制成圆柱形，其公差、表面粗糙度、两端面的平行度和对试样轴线的垂直度在国标 GB7314-87 中有明确规定。目前常用的压缩试验方法是两端平压法。由于试样两端面不可能理想地平行，试验时必须使用球形承垫（见图 1-2-1a） ，试样应置于球形承垫中心，藉球形承垫自动调节实现轴向受载。由于试样的上下两端与试验机承垫之间会产生很大的
13、摩擦力，它们阻碍着试样上部及下部的横向变形，导致测得的抗压强度较实际偏高。当试样的高度相对增加时，摩擦力对试样中部的影响就会相应变小，因此抗压强度与比值 hod o有关，同时考虑稳定性因素，为此国家标准对试样高度 ho与直径 do之比规定在 13 的范围内。本次实验采用 1015 的圆柱形试样。四、试验原理试验时缓慢加载，试验机自动绘出压缩图（即 F-l曲线） 。低碳钢试样压缩图如图 1-2-1b 所示。试样开始变形时，服从虎克定律，呈直线上升，此后变形增长很快，材料屈服。此时载荷暂时保持恒定或稍有减小，这暂时的恒定值或减小的最小值即为压缩屈服载荷 FSC。有时屈服阶段出现多个波峰波谷，则取第
14、一个波谷之后的最低载荷为压缩屈服载荷 FSC。以后图形呈曲线上升，随着塑性变形的增长，试样横截面相8应增大，增大了的截面又能承受更大的载荷。试样愈压愈扁，甚至可以压成薄饼形状（如图 1-2-1a 所示） ，而不破裂，所以测不出抗压强度。铸铁试样压缩图如图 1-2-2a 所示。载荷达最大值 Fbc 后稍有下降，然后破裂，能听到沉闷的破裂声。铸铁试样破裂后呈鼓形，并在与轴线大约成 45的面上破断，这主要是由切应力造成的。四、试验结果处理原始数据记录参考表 1-2-1。表 1-2-1 原始数据记录表直径 do(mm)材料1 2 平均横截面面积S0(mm2)屈服载荷FSC(KN)最大载荷Fbc(KN)
15、低碳钢铸 铁 /据试验记录计算低碳钢的压缩屈服点 和铸铁的抗压强度 。scbc（1-2-0scFS1）（1-2-2）0bcS五、思考题1、低碳钢压缩后为什么成鼓形？铸铁压缩时如何破坏？为什么？2、低碳钢拉伸有 Fm, 压缩时测不出最大载荷，为什么说它是拉压等强度材料？为什么说铸铁是拉压不等强度材料？六、实验报告要求包括实验目的，设备名称、型号，实验记录（列表表示）与实验数据处理，实验后试样形状示意图，分析讨论。9附注：实验步骤1开机打开电源及油泵电机，启动计算机及测试软件。2测量试样尺寸用游标卡尺在试样高度中点处两个相互垂直的方向上测量直径，取其平均值。数据列表记录。3装夹试样，安装引伸计。软
16、件参数调零。4参量设置包括试验曲线类型选择，试验力和变形窗口量程选择。5测试待一切准备工作完成后，正式测试。测试完毕，保存实验文件，数据分析输出，读取低碳钢压缩屈服载荷 FSC。在实验过程中注意观察图形和数据显示窗口以及试样破坏情况。6卸载并取出试样注意观察试样有何变化。7关机注意清理实验现场，将相关仪器还原。10 2 金属材料的扭转试验工程中有很多承受扭转的构件，如各类电动机轴、传动轴、钻杆等。材料在扭转变形下的力学性能，如扭转屈服点、抗扭强度、切变模量等，是进行扭转强度和刚度计算的依据。作为材料力学试验中最基本、最典型的试验之一，本节将介绍切变模量 G，扭转屈服点 、S抗扭强度 的测定方法
17、以及扭转破坏的规律和特征。b一、实验目的1. 测定铝合金材料的切变模量 G。2. 测定低碳钢的屈服点 或上屈服点 、下屈服点 和抗扭强度 。ssusLb3. 观察并分析不同材料在扭转时的变形和破坏现象。二、设备和仪器1. RNJ-500 微机控制电子扭转试验机。2. 小扭角传感器。3. 游标卡尺。三、试样采用直径 10mm、标距 50 毫米的圆形试样，端部铣成相对两平面以便夹持,如图 2-1 所示。四、测试原理和方法1切变模量 G材料的切变模量 G 是在扭转过程中，线弹性范围内切应力和切应变之比。切变模量 G是计算构件扭转变形的基本参数，可通过逐级加载法或图解法进行测定。本实验采用前者对铝合金
18、试件的切变模量进行测量。先通过试验机采用手动形式施加初始扭矩 T0，然后采用等增量加载，加载五次，第 i 次加载后扭矩为（a）5,210 iTii L0 d0 图 2-1 扭转试样11式中： 为初扭矩， 为每级扭矩增量。0TT标距间相对扭转角由试验机提供的小角度扭角仪测量获得，记录每级载荷下的扭转角。各级加载过程中的切变模量为5,21i01PiiTLGI取平均值（2-1）0P0ii iITLnn或采用最小二乘法计算切变模量 G。由弹性扭转公式 ，令0PGI(b)0PLaTI式中：L 0 为试样的标距， 为截面对圆心的极惯性矩。PI由最小二乘原理知系数 a 为（c） 2ixy因实验给出的载荷是
19、，测得的变形是 ，因此上式中 表示 ， 表示0Ti0i ix0Tiiy，代入上式并与式 b 联立得0i(2-2a )200PiiTLGI将 a 式代入，上式化为(2-2b )20P0iI屈服点 、上屈服点 和下屈服点 以及抗扭强度 测定ssusLb（1）屈服点 、上屈服点 和下屈服点 （低碳钢）测定sss12拉伸时有明显屈服现象的金属材料（如低碳钢）在扭转时同样有屈服现象。通常 T- 曲线有两种类型，见图 2-2。扭矩保持恒定而扭转角仍持续增加（曲线出现平台）时的扭矩称为屈服扭矩，记作（图 2-2a） ，按弹性扭转公式计算所得的切应力称为屈服点，记作 。即sT s（2-3）sPTW在屈服阶段，
20、扭矩首次下降前的最大扭矩称为上屈服扭矩，记作 （图 2-2b） ，按弹性suT扭转公式计算所得的切应力称为上屈服点，记作 。即su(2-4)suPTW屈服阶段中的最小扭矩称为下屈服扭矩（不加说明时即指下屈服扭矩） ，记作 （图 2-sLT2b） ，按弹性扭转公式计算所得的切应力称为下屈服点，记作 。 即sL(2-5)sLPTW（2）抗扭强度 （低碳钢）b试样在断裂前所承受的最大扭矩 按弹性扭bT转公式计算得抗扭强度 。从自动记录的b曲线上读取试样断裂前的最大扭矩 ， （图Tb（a）低碳钢试样断口形貌(b) 铸铁试样断口形貌图 2-3 试样断口( a )TTS OTbTTS UTS L O( b
21、 )Tb图 2-2 有明显屈服现象的 T- 曲线132-2） ，按下式计算抗扭强度：(2-6)bPTW在试验过程中，试样直径不变，由于低碳钢抗剪能力小于其抗拉能力，而横截面上切应力具有最大值，故断口为平断口(图 2-3a)。（3）抗扭强度 (铸铁)p铸铁的扭转曲线 有明显的非线性偏离，如图 2-4 所示。变形很小就突然破裂，有T爆裂声。由于在与杆轴线成 45 度角的面上，分别受到主应力和 的作用，而铸铁的抗拉能力较抗剪能力弱，故13沿与轴线成 45 度方向被拉断，断裂面呈螺旋面（见图 2-3b） 。据断裂前的最大扭矩 ，按弹性扭转公式计算抗扭强度bTb（2-7）bPW五、实验步骤1测量试样尺寸
22、在试样的标距两端及其中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，将试样原始尺寸记入表 2-2。2试验机准备打开试验机测控箱电源，启动计算机及测试软件，操作软件使测控箱和计算机作数据通讯，根据试验要求，调节试验设置窗口（包括角度传感器、扭转速度的调节）以及扭矩窗口的零点调节。加载速度按试验标准选择（屈服前应在 630/min 范围内，屈服后不大于 360） ，3安装试样，注意试样的夹紧和对中。由于试件平面在安装时与夹具平面不完全吻合，可能会使扭矩偏移零点，此时应通过机械调零的方法将扭矩重新归零，同时将角度显示窗口清零。4. 测定材料的切变模量 G，应选择小角度传感器。安装过程中应将扭角仪的试验标距调
23、整为 50mm，同时角度显示窗口清零。5测试（1）测 G试验过程采用手动方式进行。先施加 3N.m 的初始扭矩，记下初始角度 ；然后采用等0增量（如 =4N.m）分五级加载，记录每次对应的角度值（在对应显示窗口显示） 。重复测T试三次，获取三组测量数据，记录于表 2-1 中。 To Tb图 2-4 铸铁扭转曲线14表 2-1 逐级加载法数据处理列表扭转角 （度）i 扭矩/Nm 0 3.01 7.02 11.03 15.04 19.05 23.0(3) 测屈服点及抗扭强度点击运行按钮，按预先设定的测试程序对试件进行加载，直至试件断裂。保存实验数据。调出试验数据，输出试验报告。在测屈服点及抗扭强度
24、时，应注意观察试样变形及破坏情况。取下试样，观察并分析断口形貌和形成原因。6试验机回复原状，清理现场。六、实验结果处理1. 试样原始尺寸记录及处理参考表 2-2 进行。计算三处测量直径的平均值，取三处直径平均值中的最小值计算试样的抗扭截面系数 ，以三处直径平均值的均值计算试样的极惯PW性矩 。PI2. 采用最小二乘法或平均值法计算切变模量 G。注意：扭角仪测量的是标距间的扭转角，而测试软件是以度为单位在窗口中反应扭转角变化的，因此应将度换算成弧度。表 2-2 试样原始尺寸记录及处理列表直径 do/mmI II III材料1 2 平均 1 2 平均 1 2 平均抗扭截面模量Wp/mm3极惯性矩/
25、mm4PI低碳钢铸 铁3.计算低碳钢的剪切屈服极限 和剪切强度极限 。sb4.计算铸铁的抗扭强度 。b15表 2-3 测定切变模量 G 试验数据记录与计算列表= /mm4PI = /mm0L /NmTii/iTNm(度) （弧度）2i0i0i012345/ / / /七、实验报告1. 实验目的、实验原理、原始数据（包括原始测量数据和测试曲线） ；2. 在实验曲线中标示出屈服扭矩 Ts 及最大扭矩 Tb （测屈服点及抗扭强度） ；3. 试件断口形貌描述和破坏断口形貌分析（测屈服点及抗扭强度） ；4. 实验数据处理及分析。八、思考题1根据低碳钢和铸铁试样扭转破坏的情况分析破坏原因。2铸铁扭转破坏断
26、裂面为何是 45 度螺旋面而不是 45 度平面？163 梁弯曲正应力实验一、实验目的：1测定矩形截面梁纯弯段应变、应力分布规律，为建立理论计算模型提供实验依据；将实测值与理论计算结果进行比较。2通过实验和理论分析深化对弯曲变形理论的理解，培养思维能力。3学习多点测量技术。二、设备和仪器多功能力学试验台，YE2538A 型电阻应变仪三、矩形截面梁的结构、尺寸和纯弯曲加载方式a=130mm b=18mm C=140mm h36mm图 3-1 矩形截面梁实验装置矩形截面梁的结构、尺寸和加载方式如图 3-1 所示。梁采用铝合金材料。在梁的上、下表面各粘贴一枚应变片，一个侧面上等间距地粘贴五枚应变片，其
27、编号如侧视图所示。由于观察各点应变变化情况，因此，采用 1/4 桥，多点共温度补偿的方法进行测量。四、实验步骤1. 打开应变仪电源、预热。2设置参数（1）测力通道（0 通道） ，通过手轮调节，将载荷通道值调节到 0。17（2）检验各测量通道参数设置是否正确。按 进入初始化界面，然后选择相关的测量通道号，观察对应通道的接桥形式是否为 1/4 桥和补偿 1（或补偿 2） ，若对应的指示灯亮则可确定，否则需要调整桥路形式。桥路形式调节方法如下：按 进入初始化界面，然后选择测量的通道号，再按BRID进入桥路设置模式，输入数字代码 04，即可完成对相关通道的桥路设置（代码 0 表示全桥，代码 1 表示半
28、桥，代码 2 表示 1/4 桥且使用补偿 1 端子进行温度补偿，代码 3 表示 1/4 桥且使用补偿 1 端子进行温度补偿） ，再按 确定即可。3平衡各通道电桥。按MEAS键，进入测量模式，此时左屏显示载荷（单位为 N） ，右屏显示对应通道的应变量（无量纲 ） ，检查各测量通道初始应变是否为 0，若不为 0，则需按BAL键，待 BAL 指示灯亮后，再按MEAS键，即可完成电桥的平衡调节。再依次选择各通道对应的数字键，分别予以调节。4测量在测量模式之下，通过手轮缓慢加载，达到预定载荷，分别记录对应载荷下个通道的应变值。测完一组数据后，然后再将载荷卸到零，重复三次。5. 完成全部试验内容，实验数据
29、经教师检查合格后，卸掉载荷、关闭电源、整理好实验装置，将所用工具放回原处后方可离开实验室。五、实验结果处理根据所测各点应变，计算相应的实验应力值；再计算各点理论应力值。然后将实验应力值和理论应力值进行比较，计算它们间的相对误差。数据处理参考表 3-1。当梁在载荷作用下发生弯曲变形时，工作片的电阻值将随着梁的变形而发生变化，通过电阻应变仪可以分别测量出各对应点的实际应变值 。然后根据胡克定律，计算出相应点R的应力值ER式中： E为梁材料的弹性模量。梁弯曲变形时，梁纯弯曲段横截面上的正应力理论计算公式为18zMyI式中：M、I z 分别为测点所在截面上的弯矩和该截面对中性轴的惯性矩，y 为测点至中
30、性轴的距离。表 3-1 实验数据记录和处理表a=130mm b=18mm c=140mmEAL=70GPa F=2000N H=36mm测 点 号 1 2 3 4 5 6 7第一次第二次第三次应变 （ ）平 均应力实验值 应力 )(MPaE应力理论值 p相对误差= 10%理 实理六、思考题：1矩形截面梁纯弯曲时应变分布规律如何？平截面假设是否还成立？应力分布规律又如何?2若将图 3-1 两加载点间距离 C 减得很小（如 c=2b） ，其它试验条件不变，能否得到相同的试验结果？七、实验报告要求实验报告应包括：实验目的，实验原理简述，实验装置简图，仪器设备的名称、型号，数据记录和处理，误差分析等。
31、八、预习要求1. 复习梁弯曲正应力公式推导过程和分析方法。2. 参考数据处理列表，按实验要求，自已设计并绘制好本实验记录表格。194 材料弹性常数 E、 测定一、试验目的1测定材料的弹性模量 E 和泊松比 。2验证胡克定律。3学习电测法原理和多点测量技术。二、设备和仪器多功能力学试验台，YE2538A 型电阻应变仪三、试样采用铝合金板状试样，其宽度 b=24mm，厚度 t=1.9mm，试样两面沿轴向和横向对称地粘贴四枚应变片（图 4-1） 。四、试验原理和方法应变测量采用多点 桥公共补偿法。为减少误差，也为了验证胡克定律，采用等量增14载法，加载五次。即 ，末级载荷 F5 不应使应力超出材料的
32、 (1,25)ioFii比例极限。在初载荷 Fo 下将各电桥调平衡，每次加载后记录各点应变值。计算两纵向应变平均值 和两横向应变平均值 ，按最小二乘法计算 E 和 。1i2i（4-1）21iEbt（4-2）21i五、试验步骤1打开应变仪电源，预热。2试验台换上拉伸夹具，将力传感器上下位置调整合适，安装试样。3接线。4设置参数b tR1-R2-1 R2- R2-1R1-2R1-7-1图 4-120（1）测力通道（0 通道） ，通过手轮调节，将载荷通道值调节到 0。（2）检验各测量通道参数设置是否正确。按 进入初始化界面，然后选择相关的测量通道号，观察对应通道的接桥形式是否为 1/4 桥和补偿 1
33、（或补偿 2） ，若对应的指示灯亮则可确定，否则需要调整桥路形式。桥路形式调节方法如下：按 进入初始化界面，然后选择测量的通道号，再按BRID进入桥路设置模式，输入数字代码 04，即可完成对相关通道的桥路设置（代码 0 表示全桥，代码 1 表示半桥，代码 2 表示 1/4 桥且使用补偿 1 端子进行温度补偿，代码 3 表示 1/4 桥且使用补偿 1 端子进行温度补偿） ，再按 确定即可。5平衡各通道电桥。按MEAS键，进入测量模式，此时左屏显示载荷（单位为 N） ，右屏显示对应通道的应变量（无量纲 ） ，检查各测量通道初始应变是否为 0，若不为 0，则需按BAL键，待 BAL 指示灯亮后，再按
34、MEAS键，即可完成电桥的平衡调节。再依次选择各通道对应的数字键，分别予以调节。6测量在测量模式之下，通过手轮缓慢加载，达到预定载荷，分别记录对应载荷下个通道的应变值。六、试验结果处理表 4-1纵向应变（ ）横向应变（ ）i ()FN1i12i平均 1i1i21i2i平均 2i2i0 0 0 0 0 / 0 0 0 /1 3002 6003 9004 12005 150021注： 11iii221iii表 4-2b=24mm t=1.9mm F=300Ni i2 1()i2()i1()i2()i12345 将三组数据分别按表 4-1 作初步处理，从而找出线性关系最好的一组。再用这组数据按公式（
35、4-1 ）和（4-2）计算 E 和 ，计算步骤列表示出（参考表 4-2）七、思考题1为什么要在试样两面粘贴应变片？只粘贴一面行吗？为什么？22 ABCDRaRbRtRt图 5-3eRaRbbt图 5-15 偏心拉伸（拉、弯组合）内力素测定实验一、实验目的1测定偏心拉伸试样的偏心距 e。2学习复合载荷下，通过电桥接法解决内力分离的测量方法。二、设备和仪器多功能力学试验台，YE2538A 型电阻应变仪三、试样采用图 5-1 所示的铝合金偏心拉伸试样， Ra 和 Rb 为沿应变方向粘贴的应变片，另外有两枚粘贴在与试样材质相同但不受载荷的铝块上的应变片，供全桥测量时组桥之用。尺寸b=24mm，t=5m
36、m。四、试验原理如图 5-2 所接电桥，R1R4 分别代表 4 个电阻应变片，测量时，由电测实验原理可知知：（5-1 ） 1234du式中 为仪器读数， 。从此式看出：相邻两臂应变符号相同duF时，仪器读数互相抵销；应变符号相异时，仪器读数绝对值是两者绝对值之和。相对两臂应变符号相同时，仪器读数绝对值是两者绝对值之和；应变符号相异时，仪器读数互相抵销。此性质称为电桥的加减特性。利用此特性，采取适当的布片和组桥，可以将组合载荷作用下各内力产生的应变成份分别单独测量出来，且减少误差，提高测量精度。从而计算出相应的应力和内力。这就是所谓内力素测定。图 5-1 中 Ra 和 Rb 的 应 变 均 由
37、拉 伸 和 弯 曲 两 种 应 变 成 份 组 成 ， 即图 5-223()aFMb ab式中 和 分别为拉伸和弯曲应变的绝对值。FM若如图 5-3 组桥，则由（5-1） 、 （a）和（b）式得2duabF若如图 5-4 组桥，则由（5-1） 、 （a）和（b）式得duabM通常将仪器读出的应变值与待测应变值之比称为桥臂系数。故上述两种组桥方法的桥臂系数均为 2。如果测定弹性模量 E，可如图 5-3 组桥，并等增量加载，即然后记录每级加载后的读数 ，用最小二乘法计算出弹性模0(1,25)iFi dui量 E：（5-2）521iduiiFEbt式中 为桥臂系数。如果为了测定偏心距 e，可如图 5
38、-4 组桥。初载荷 时应变仪调平衡，载荷增加0F后。记录仪器读数 。据胡克定律得弯曲应力为：Fdu (c) dduMzzEFeW由（c）及（d）式得（5-3）duzEeF五、试验步骤1. 打开应变仪电源、预热。2应变仪连线ABCRa Rb图 5-424根据电桥原理，和测试的要求，设计好测量桥路。然后在应变仪上任选一个通道，按桥路形式将应变片引出线接入到应变仪测量端子上。 3设置参数（1）测力通道（0 通道） ，通过手轮调节，将载荷通道值调节到 0。（2）检验各测量通道参数设置是否正确。按 进入初始化界面，然后选择相关的测量通道号，观察对应通道的接桥形式是否正确，若对应的指示灯亮则可确定，否则需
39、要调整桥路形式。桥路形式调节方法如下：按 进入初始化界面，然后选择测量的通道号，再按BRID进入桥路设置模式，输入数字代码 04，即可完成对相关通道的桥路设置（代码 0 表示全桥，代码 1 表示半桥，代码 2 表示 1/4 桥且使用补偿 1 端子进行温度补偿，代码 3 表示 1/4 桥且使用补偿 1 端子进行温度补偿） ，再按 确定即可。4平衡各通道电桥。按MEAS键，进入测量模式，此时左屏显示载荷（单位为 N） ，右屏显示对应通道的应变量（无量纲 ） ，检查各测量通道初始应变是否为 0，若不为 0，则需按BAL键，待 BAL 指示灯亮后，再按MEAS键，即可完成电桥的平衡调节。再依次选择各通道对应的数字键，分别予以调节。5测量在测量模式之下，通过手轮缓慢加载，达到预定载荷，分别记录对应载荷下个通道的应变值。测完一组数据后，然后再将载荷卸到零，重复三次。6. 完成全部试验内容，实验数据经教师检查合格后，卸掉载荷、关闭电源、整理好实验装置，将所用工具放回原处后方可离开实验室。五、试验结果处理1计算偏心距 e将三次测试记录参考表 10-3 处理，再按公式（10-2 ）计算偏心距 e表 10-3 偏心距 e 数据处理列表b=24mm t=5mm WZ= mm325150FN1 2 3 平均()du
