材料力学实验指导

等10秒钟→→→按一下“系数设定”键，修改应变灵敏系数为“F- （正确值）”→再按一下“系数设定”键→再按一下“自动平衡”键结束设置，若发现某通道显示数值不为0，则就检查接线端是否松动→准备加力正式试验。

单独设定：根据实际测试需要接好电桥→打开仪器电源开关，系统自检显示“2118”字样时按下“系数设定”键2秒钟→设置显示参数为“C1 One” →再按一下“系数设定”键设置显示为“C2 01” →再按一下“系数设定”键显示“CC –End-” →关闭电源再打开稍等10秒钟→→→按一下“系数设定”键设置“01 （正确值）”→再按一下“系数设定”键设置“02 （正确值）”→依次类推，直到最后一点设置好后，回到测试状态→按一下“自动平衡”键，若发现某通道显示数值不为0，则就检查接线端是否松动→准备加力正式试验。

（三）电阻应变片及其桥路接法

电测法的基本原理：采用专门的贴片工艺，将电阻应变片粘贴在构件表面待测点上，用电阻应变片测得待测点的线应变，再根据应变与应力之间的关系（胡克定律）确定出构件表面待测点的应力状态。该方法不仅用于验证材料力学的某些基本理论，测量材料的机械性能参数，而且是一种主要的工程测试手段，为解决工程实际问题及从事科学研究提供了良好的实验基础。

惠斯通电桥的基本特性：具有四个桥臂，相邻桥臂所测得的线应变符号相反，相对桥臂所测得的线应变符号相同。初始状态是四个桥臂的电阻相同，电桥处于平衡状态，一但在外力作用下，某个桥臂的电阻值发生改变，电桥将不再平衡，产生一输出信号，通过信号处理与标定，最终可得到构件待测点上的线应变。

电阻应变片在测量电桥中，往往会因环境温度的变化产生温度线应变，可利用电桥的基本特性，采用各种不同的接桥方法以达到温度补偿的目的，从复杂的变形中测量出所需要的应变分量，并可提高测量灵敏度和减少误差。

1、半桥电路接线法

(1) 半桥单臂(1/4桥)测量(图2-3（a）)：AB桥臂接工作片，BC桥臂接温度补偿片，应变仪的读数为εd ＝ε1，式中ε1为AB桥臂工作片所测得的线应变。

(a)半桥单臂测量 (b)半桥双臂测量

图2-3 半桥电路接线法

(2) 半桥双臂测量（图2-3（b））：AB与BC桥臂接工作片，温度应变相互补偿，应变仪

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的读数为εd ＝ε1―ε2 ，式中ε1与ε2分别为AB与BC桥臂工作片所测得的线应变。

2、全桥电路接线法

(1) 全桥对臂测量（图2-4（a））：AB、CD桥臂接工作片，BC、AD桥臂接温度补偿片，应变仪的读数为εd ＝ε1＋ε4；

(2) 全桥测量（图2-4（b））：温度自补偿，应变仪的读数为εd ＝ε1―ε2－ε3＋ε4 。

(a)相对桥臂测量 (b)全桥测量

图2-4 全桥电路接线法

（四）XL3410S 多功能压杆稳定实验装置

XL3410S 多功能压杆稳定实验装置的外形结构如图2-5所示，该实验台主要是为完善和改进材料力学教学实验而研制，压杆稳定作为材料力学教学中的一个难点，可增加学生对压杆承载及失稳的感性知识，加深对压杆承载特性的认识，理解理想压杆是实际压杆的一种抽象，并正确认识二者的联系与差别，感受并实际测量不同支承条件（约束）对同一压杆承载能力的显著影响。

实验装置采用螺旋千斤式加载手轮进行加载，经压力传感器由“力＆应变综合参数测试仪（后简称：测试仪）”的测力单元测出力的大小，并由机械电子百分表的表盘直接读出压杆轴向位移的大小，或将机械电子百分表按全桥接法接在测试仪的应变测试单元上，间接测出压杆轴向位移。

实验前应将压力传感器接入测试仪后面指定插座上，并将位移传感器（机械电子百分表）的导线端接在测试仪上面任一通道上形成全桥，以测量压杆轴向位移，选择压杆不同的两端约束（或

加中间约束）组合方式，安装好弹性压杆，调试测试仪为正常状图2-5压杆稳定实验装置 态即可正式实验。

因实验装置已具备了加力、测力（配置测力仪）和测位移（使用自身刻度盘或百分表）三项基本功能，故除了做弹性压杆稳定实验外，还可兼做其它力学实验与小型结构的静载实验。利于实验室的多台并列配置，方便学生自主实验。其功能还可进一步扩充和完善，为材料力学（及结构力学）实验教学的创新提供了必要的实验平台。

1、主要功能：

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基本实验项目 (1) 两端铰支

(2) 一端固定，一端铰支 (3) 两端固定

(4) 两端铰支，中间约束 可增选实验项目

(1) 一端铰支，一端自由 (2) 一端铰支，一端可侧滑 (3) 一端固定，一端可侧滑 (4) 一端固定，一端自由

(5) 一端弹性支撑，一端铰支 (6) 一端弹性支撑，一端固定 (7) 一端弹性支撑，一端自由 (8) 一端弹性支撑，一端可侧滑 2、主要技术数据 (1) 实验台重：7.5kg

(2) 外形尺寸：200×200×610mm (3) 最大载荷：2kN

(4) 测力传感器示值误差：≤±2％ (5) 轴向位移测量误差：≤±0.02mm (6) 台体顶、底板中心偏离：≤±1mm (7) 试件截面尺寸：20×2mm (8) 试件材料弹性模量：E＝206GPa (9) 试件初弯曲率（δ/l）：≤1/10000 3、操作规程如下：

(1) 将力传感器接在测试仪的后面指定位置，并将百分表接在测试仪的应变测量单元。 (2) 在测试仪的测力功能模块处设置力传感器的最大量程和灵敏系数。 (3) 在测试仪的应变功能模块处设置机械电子百分表的应变灵敏系数。 (4) 调节实验装置的底脚螺母，使装置处于水平固定位置。 (5) 按照从下到上的顺序，安装好试验用弹性压杆。

(6) 顺时针缓慢转动加载手轮给弹性压杆加力，并记录数据。

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三、实验项目及内容

实验一：偏心拉伸变形实验（拉弯组合变形实验）

一、实验目的和要求

1．测定偏心拉伸时最大正应力，验证迭加原理的正确性。 2．分别测定偏心拉伸时由轴力和弯矩所产生的应力。 3．测定偏心距e。 4．测定弹性模量E。 二、实验仪器设备与工具

力＆应变综合参数测试仪、组合实验台拉伸部件、梅花改刀、游标卡尺、钢板尺等。 三、预习思考

1．采用什么接桥方式可减小侧向偏心弯矩的影响？ 2．实测中采用什么组桥方式测试精度最高？ 四、实验原理

横截面积为A0的偏心拉伸试件，如图3-1所示，在外载荷作用下，其轴力FN=FP，弯矩M=FP·e，其中e为偏心距。现假设弹性模量E和偏心距e未知，需要实测。根据迭加原理，得横截面上的应力为单向应力状态，其理论计算公式为拉伸应力和弯矩正应力的代数和。即

?maxFP6M ???minA0bh2偏心拉伸试件及应变片的布置方法如图1-1，R1和R2分别为试件两侧上的两个对称点。则

?1??F??M ?2??F??M

PP式中：?FP—轴力引起的拉伸应变；

?M—弯矩引起的最大应变。

图3-1 偏心拉伸试件及布片图

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