实验一电测法测定材料弹性模量Eμ.docx
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1、实验一电测法测定材料弹性模量E实验一、电测法测定材料弹性模量E、 一、实验目的 1学习电测方法。 2电测法测定材料的弹性模量E、。 二、实验仪器设备 1弯曲梁实验装置。 2数字式电阻应变仪。 三、实验装置与实验原理 图 1 图 2 1实验装置 见图1和图2,拔下销子3,卸下加载横梁8,卸下传感器9,从传感器上旋下加载压头7,然后将万向接头旋到加载系统5上,再将传感器旋到万向接头上,传感器下端与上夹头连接,下夹头安装在试验机架底座的孔内,接着调整好上、下夹头之间的距离,将E、试件放入上、下夹头内,对准孔,插入销子,就可进行试验了。 图 3 图 4 2实验原理 试件上沿着试件轴向和横向各粘贴两片应
2、变片,补偿块上粘贴四片应变片见图3,按图4接两/个测量桥,对试件加载,记录载荷P,并分别记录测得的轴向应变P和横向应变P,由公式 /epP 计算出弹性模量E,由公式 计算出泊松比。 E=m=AePep实验一 电测法测定弹性模量E和泊松比 实验日期: 室温 小组成员 实验目的 实验设备、仪器 实验记录 表1 测定E和实验试件原始尺寸 试件材料 宽度 b (mm) 15 厚度 t (mm) 2.5 横截面面积 A0 (mm2) 长度 L (mm) 表2 电测法测定E和实验数据记录 载荷 P P= P d 第一次 d() d d() d d d 第二次 d() d d() d d d 第三次 d()
3、 d d() d d d= d= d= d= d= d= 结果处理 弹性模量: E= D P 泊松比: AoDe m=DeDe问题讨论 1电测法测定材料的E和值时应测何值? 2电阻应变片的作用是什么? 3写出电阻应变仪的读数应变表达式d? 4温度补偿片的作用是什么? 5应变片在电桥中的接线方法有哪两种? 6根据逐级加载时载荷和变形的读数记录,作图验证虎克定律。 O 成 绩 教师签字 日 期 实验二、纯弯曲梁正应力电测实验 一、实验目的 1电测法测定纯弯曲梁正应力分布规律。 2验证纯弯曲梁正应力计算公式。 二、实验装置与仪器 1纯弯曲梁实验装置。 2数字式电阻应变仪。 三、实验装置与实验原理 1
4、实验装置 弯曲梁试验装置如图1所示。它有弯曲梁1,定位板2,支座3,试验机架4,加载系统5,两端带万向接头的加载杆6,加载压头7,加载横梁8,载荷传感器9和测力仪10等组成。该装置有已粘贴好应变片的钢梁用来完成纯弯曲梁正应变分布规律试验。 图1 纯弯曲梁正应变分布规律试验 纯弯曲梁受力状态及有关尺寸见图2。 图 2 * 在梁的纯弯曲段内已粘贴好两组应变片,每组8片,分别为18号片和18号片,各片距中心层的距离在图3中已标出。当梁受力变形后,可由应变仪测出每片应变片产生的应变,这样就可得到实测的沿梁横截面高度的正应变分布规律。根据材料力学中纯弯曲梁的平面假设,沿梁横截面高度的正应变分布规律应当是
5、直线。另外材料力学中还假设梁在纯弯曲段内是单向应力状态,为此, 我们在梁的下表面粘贴有与7号片和7号片垂直的8号片和8号片,当梁受力变形后,可测得e8*e横e8e8和e8,根据泊松比m=,可由或计e7e7e纵*算得到m,若m近似等于m时,则证明梁纯弯曲段内近似于单向应力状态。 图 3 2实验原理 梁的纯弯曲段内,每片应变片所处状态是单向应力状态。根据单向应力状态的虎克定律: = E可以计算出梁的纯弯曲段内每片应变片所处的应力。 注:该装置只允许加4KN载荷,超载会损坏传感器。 实验二 弯曲正应力电测实验 实验目的 室温 小组成员 实验目的 实验装置与仪器 实验原理 实验记录 表1弯曲正应力实验
6、应变片布片位置 材料 弹性模量 E 210 高度 h (mm) 40 宽度 b (mm) 20 距离 a (mm) 150 应变片至中性层的距离 Y1 0 Y2 10 Y3 10 Y6 20 Y7 20 低碳钢 表2 弯曲正应力电测实验数据记录 载荷 P P= P d 电阻应变仪应变读数 Y1 d d Y2 d d Y3 d d Y6 d d Y7 d 1= 2= 3= 6= 7= (四) 结果处理: 表3 弯曲电测实验应力计算结果 应 变 片 号 应力实验值(MN/m2) 应力理论值(MN/m2) 误 差(%) Y1 Y2 Y3 Y6 Y7 (五) 问题讨论 1、试分析影响测试准确性的主要因
7、素是什么? 2、温度补偿有哪两种方式? 3、在图中标出多点测量时公共补偿的接线特点。 1 2 3 4 5 A 。 A 。 A 。 A 。 A 。 B 。C 。D 。 B 。 B 。 B 。 B C 。 C 。 C 。 C D 。 D 。 D 。 D 成 绩 教师签字 日 期 。 。 。 实验三、弯扭组合主应力电测实验 一、实验目的 1电测法测定弯扭组合主应力大小和方向。 2学习电阻应变花的应用。 二、实验装置与仪器 1 弯扭组合实验装置。 2 数字式电阻应变仪。 三、实验装置与实验原理 1实验装置 该实验装置见图1,它由薄壁管1,扇臂2,钢索3,传感器4,加载手轮5,座体6,数字测力仪7等组成
8、。试验时,转动加载手轮,传感器和薄壁管均受载荷作用。传感器受载荷作用后,就有信号输给数字测力仪,此时,数字测力仪显示的数字即为作用在扇臂端的载荷值,扇臂端作用力传递至薄壁管上,薄壁管产生弯扭组合变形。薄壁管受弯扭组合变形后,粘贴其上的应变片就有应变输出,用应变仪就可以检测到。 图1 薄壁管为铝合金材料,其弹性模量为E=70GNm2,泊松比m=0.33。薄壁管截面尺寸见图2,图2为薄壁管受力简图和有关尺寸。本设备选取-截面为测试截面,并取四个被测点,位置见图2所示的A、B、C、D,在每个被测点上粘贴一枚应变花,如图3所示,共计12片应变片,供不同的实验选用。该实验装置逆时针为加载,顺时针为卸载,
9、最大载荷为400N,超载会损坏薄壁管和传感器。 图2 图3 2实验方法与原理 指定点主应力大小和方向的测定 将-截面A、B两点的应变片R1R3,R4R6按半桥接线法接入应变仪,用公共补偿片,加载后可测得A、B、两点的应变e-45、e0、e45,已知材料的弹性常数,主应力大小和方向可用下式计算 主应力大小 s1=E1+m(e-45+e45)1-ms31-m222主应力方向 tg2a= (e-45-e0)2+(e0-e45)2e45-e-45(e0-e-45)-(e45-e0)式中e-45、e0、e45分别表示与薄壁管轴线成-45、0、45方向上的应变。 实验三、 弯扭组合主应力电测实验 实验日期
10、: 室温 小组成员 实验目的 实验装置与仪器 实验原理 实验记录 表1弯扭组合实验试件原始尺寸 材 料 表2 A、B、C、D各点组合变形实验记录 载荷 P P -45 弹性模量 E 70 泊松比 0.33 外圆直径 D 40 内圆直径 d 34 扇形臂 L0 200 测点距离 L 300 读数应变d A O B +45 -45 O +45 d= 载荷 P P -45 读数应变d C O D +45 -45 O +45 d= 结果处理 表3 A、B、C、D各点数据计算结果 主应力值 2 实 验 值 A B C D A 理 论 值 B C D A 误 差 B C D 2 问题讨论 1二向应力状态下
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