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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实验六 动态应变测量
静载荷作用下所产生的变形和应力，这种应力称为静载应力，简称为静应力。静应力的特点，一是与加速度无关；二是不随时间的改变而变化。工程中一些高速旋转或者以很高的加速度运动的构件，以及承受冲击物作用的构件，其上作用的载荷，称为动载荷，构件上由于动载荷引起的应力，称为动应力。工程结构中还有一些构件或零部件中的应力虽然与加速度无关但是，这些应力的大小或方向却随着时间而变化，这种应力称为交变应力。具有一定速度的运动物体，向着静止的构件冲击时，冲击物的速度在很短的时间内发生了很大的变化，即冲击物得到了很大的负值加速度，同时冲击物这冲击力也施加于被冲击的构件上，这种力工程上称为冲击力或冲击载荷。本实验即梁受交变载荷时的动应力测试实验。
梁受交变载荷时的动应力测试实验
一、实验目的
1．掌握动态应变测量的基本方法。
2．学会动态应变仪等动态测试设备的操作。 3．对动态应变曲线进行分析。 二、实验装置与仪器
实验装置及仪器连接如图4.12.1，悬臂梁的自由端固定了一个微型直流电机，电机轴端装有带偏心质量的圆盘，由直流稳压电源给电机供电。电机转动时偏心圆盘产生的离心力使梁振动。通过调节直流稳压电源的输出电压可改变梁的振动频率，当电压变化至某一数值时，悬臂梁振幅最大，此时梁处于共振状态。若继续提高或减小电压值，悬臂梁的振幅均会减小。此时梁所受到的载荷为交变载荷，梁受交变载荷时引起的动应力也就是交变动应力，其某点的应力是随着时间的改变而变化，承受交变应力作用的构件或零部件，大部分都承受着规则或不规则变化的应力。
直流电机应变片R1R2悬臂梁偏心轮补偿片电桥盒动态应变仪数据采集系统
图4.12.1-1 实验装置与仪器框图
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在悬臂梁靠近固定端应变最大，在其上下表面各贴一个应变片，应变片与补偿电阻通过电桥盒组成电桥（本实验可采用半桥、全桥、和两通道半桥三种连接方式），其电桥输出连接动态应变仪，再通过动态数据采集装置可测试动应变。
三、实验方法与步骤
本实验通过对悬臂梁的动应变测定，掌握动态应变仪和动态数据采集设备的操作方法，以及了解仪器各部分的功能。
动态应变仪的接线与调试：
YE3817应变放大器是一种数显式供桥高性能六通道信号调节器，由YE1940显示控制模块和6个YE3817应变放大器模块组成，每个应变通道都配有电桥盒，以动态应变测量为主。
1.桥压选择；2.手动平
衡调节；3.自动平衡调节；4.增益粗调；5.增益微调；6.标定；7.滤波截至频率；8过载指示；9.显示；10.通道选择；11.直流模式；12.交流模式；13.交流正峰值；14.交流负峰值；15.总平衡；16.输出端口。
图4.12.1-2 YE3817应变放大器
（1） 接桥：a.半桥（图a），将电桥盒的 接线柱1和5、3和7、4和8短接，其输出 为悬臂梁上应变片R1的应变曲线。b全桥连 接（图b），其输出为悬臂梁单片应变片的应 变的两倍。两通道半桥连接（图c），可同时 得到应变片R1和R2的两个应变曲线。 接桥后将电桥盒的五芯插头插入应变仪后面
板的电桥插座内；并旋紧。 图4.12.1-3电桥接线方式
（2）接通电源：在接通电源之前，将各开关拨到下列位置，电源“关”；桥压“2V”；通道选择“测量通道”；标定“测”；增益“2k”， 滤波“100”。然后将四芯电源线插入应变仪后面板“电源”插座内，并旋紧。
（3）平衡调节：应变仪接通电源预热五分钟后，将电源开关拨至“开”此时指示灯亮，
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