实验力学实验指导书1(带图紧凑版)(2)

??R?R3和R4，5．依次应用工作片R2、进行同样的加载和测量应变值?i，并计算??和Ki，

?R?i(i?2,3,4)。把数据记录于表二中。

6．对Ki取算术平均值K，并由下式计算标准误差

S??(Ki?1ni?K)2n?1

所测电阻应变片的灵敏系数 K?K?S

K?K?2S

（置信度68.3%）

（95%） （99.7%）

K?K?3S

图2 电阻应变片灵敏系数测量装置

1．应变片（工作片） 2．等强度梁 3．砝码 4．应变片（补偿片） 5．补偿块

表二： 实验者： 时间：

同组人员：

温度：

湿度：

应变仪型号和编号：

地点：

应变片规格： 试件参数 L? 应变仪灵敏系数

量 值 物理量 b? h? E?

K仪?

应变片号 R 1 （P?50N） R2 R3 R4 应变值?i(??) 电阻变化率? ??R?? ?R?i灵敏系数Ki 五、思考题

1．采用本方法测量应变片灵敏系数时，产生误差的主要因素是什么？

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2．除了本实验中所用等强度梁外，还可用哪些受力型式试件来测定应变片灵敏系数？

2.2 电阻应变片横向效应系数测定

一、实验目的

学习测定电阻应变片横向效应系数的方法。 二、实验器材

1．沿轴向和横向贴有应变片的等强度梁，贴有补偿片的补偿块及加载装置。 2．静态电阻应变仪。 3．导线、螺丝刀。 三、实验原理

如图2所示，沿轴向和横向贴有应变片的等强度梁置于图2所示的加载装置中，当试件受力变形时，R1承受拉应变?1，?2关有?2????1。

图3 应变片横向效应系数测定用试件

当用应变仪测量各应变片的电阻变化率时，有

??R????K仪?1仪?KL?1?KB?2?R?1 （3-1）

??R????K仪?2仪?KL?2?KB?1R??2式中K仪为应变仪灵敏系数设定值， KL为应变片轴向灵敏系数，KB为应变片横向灵敏系数。

将（3-1）中两式相除，并注意到?2????1，以及根据应变片的横向效应系数定义

?1仪K?(1??H)1??HKB?L1?H?，就有 （3-2） ?2仪KL?1(???H)H??KL由式（3-2）可得

H??2仪???1仪?100% （3-3）

?1仪???2仪四、实验步骤

1．将R1与补偿片接入应变仪电桥上，预调应变仪平衡。

2．加载50N，用应变仪测量出R1的应变读数，并记录一表三中，重复三次，应变平均值。

3．将R2与补偿片接入应变电桥上，同样的实验过程进行三次。 表三：

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K仪=

应变片号 载荷应变读数(??) 第三次 应变平均值H（%） （N） 第一次 第二次 (??) R1 R2 五、思考题

你认为还有什么方法可以测量应变片的H值？简述你的设想。

实验三 电桥接法

一、实验目的

1．掌握应变仪的半桥、全桥接法。 2．掌握YE2538程控静态电阻应 变仪使用方法。

3．测量等强度梁上的轴向拉应变。

二、实验器材 图4 电桥接法实验用装置 1．如图4所示上下表面均贴有轴向和横向应变片的等强度梁。 2．YE2538程控静态电阻应变仪。

三、实验原理

静态电阻应变仪测量电桥输出电压U与各桥臂应变片的应变?i(i?1,2,3,4)有下列关系：

U?VK(?1??2??3??4) (4－1) 4式中?1，?2，?3和?4分别为AB，BC，CD和DA臂的应变片的应变值，K为应变片的灵敏系数，V为桥压。

电桥输出电压转换成的应变仪指示值是各桥臂上应变片应变值之代数和。选择位于不同点和不同贴片方向的应变片连接成各种不同的桥路，可获得不同类的应变值，而且应变仪读数值与被测点真实应变之间有不同的放大系数，这需实验者自行分析和推断。

四、实验步骤

1．分别用半桥和全桥各两种方式测量等强度梁在自由端受载50N的轴向拉应变。画出电桥接线图，并写出测点真实应变与应变仪指示值间的关系。

2．自行设计表格，记录测量结果。 五、思考题

试比较各种测量方案的优缺点。

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实验四 多点静态应变测量或主应力测量

一、实验目的

1．掌握用电阻应变花测定一点主应力大小 和方向的方法。

2．掌握YE2538程控静态应变仪使用方法， 学会多点静态态应变测量技术。 二、实验器材

1．贴有60°应变花的薄璧铝圆管及其弯扭 加载装置，如图5所示。 2．YE2538三、实验原理

根据弹性理论，在平面应力状态下，如果已知某点在0°，60°和120°方向上的应变，那末，该点的主应力大小和方向可由下式确定：

2????????????11??20?60?120?0?60?120??i?E????0????(?60???1200?)?

3(1??)1???33?????程控静态应变仪。

图5 主应力测量实验装置

??tg?1?12?3(?60???120?)??

??2?0???60???120???式中E和?分别为圆管材料的弹性模量和泊松比，?0?，?60?和?120?为该点在0°，60°和120°方向上的应变值。

所以，在加载情况下，同时测得应变花三个方向上的应变值（从测量方法上来说，它相当于三点测量），那末就可确定该点的主应力。

四、实验步骤

1．将应变花中的每个应变片编号（注意60°应变片与120°应变片方向上的差别），并按顺序连接到应变仪上，温度补偿片接在补偿位置上。

2．接通应变仪电源，预热5分钟后调节电阻和电容平衡，5分钟后再调第一次平衡即可开始测量。

3．加载100N，依次读出每个应变片应变值，记录在自行设计的表格上。 4．卸掉载荷，重新调节平衡，再加载并读数，如此重复两次。 五、思考题

应用材料力学公式计算该点理论值，并与实验值比较，分析讨论产生误差的原因。

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实验五 位移传感器的标定

一、实验目的

1．掌握传感器标定及数据处理方法。 2．熟悉常用标定器材及仪器的使用。 二、实验器材

1．电阻应变式位移引伸计。 2．YJ-28P10R静态应变仪。 3．引伸计检定仪。 三、实验原理

传感器在使用前必须进行被测量与显 示值之间关系的确定工作，即通常所说的

“标定”。位移传感器标定时，被测量由引伸计检定仪给出已知的标准位移（X），通过由传感器和放大器及记录仪器组成的测量系统显示出测量值（S）。S与X之间应有很好的线性。将标定所得数据进行处理，便得到测量值（S）与位移（X）之间的关系（标定结果）。今后在用该测量系统记录位移信号时，根据标定的结果即可计算得到位移值。

四、实验步骤

1．按图13所示接好仪器。

2．引伸计检定仪指示值对“0”，位移传感器安装于检定仪上。 3．位移传感器的输出线接到动态应变仪的电桥盒上。

4．接通仪器电源，按附录的使用说明调整应变仪使之处于工作状态。

5．在传感器的量程范围内，由检定仪按5级给出位移，记录每级位移下应变仪的输出。 6．标定工作结束，将仪器恢复到使用前状态。 五、实验报告要求

1．按最小二乘法线性回归法处理实验结果，计算标定方程S=AX+B中的系数A，B。 2．计算实测值s(i)与标定值S(i)（即线性回归所得直线上与s(i)对应点的值）之间的相对误差ER(i)

ER(i)?s(i)?S(i)?100% （13—1） S(i)ER(i)中的最大值即为传感器的最大非线性误差。 3．将实测值和标定结果用图示出。 六、思考题

1．已标定好的测量系统，在使用时发现记录曲线的幅值不合适而需要改变仪器的灵敏度时，是否应重新标定，为什么？

2．当传感器和测量仪器中有一个仪器线性较差时，能否得到非线性小的标定结果？

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