6.输入有关数据，计算机自动显示反力RB的数值。 五、实验结果处理
1.根据记录的结构数据，计算反力RB的理论值，并与实验结果比较。 2.分析误差产生的原因。
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实验五 等强度梁应变测定实验
桥路变换接线实验
一、实验目的
了解用电阻应变片测量应变的原理； 掌握电阻应变仪的使用；
测定等强度梁上已粘贴应变片处的应变，验证等强度梁各横截面上应变（应力）相等。
掌握应变片在测量电桥中的各种接线方法； 二、实验仪器和设备
1. YJ-4501A/SZ静态数字电阻应变仪； 2. 等强度梁实验装置一台； 3. 温度补偿块一块。 三、实验原理和方法
等强度梁实验装置如图1所示，图中1为等强度梁座体，2为等强度梁，3为等强度梁上下表面粘贴的四片应变片，4为加载砝码（有5个砝码，每个200克），5为水平调节螺钉，6为水平仪，7为磁性表座和百分表。等强度梁的变形由砝码4加载产生。等强度梁材料为高强度铝合金，其弹性模量
E?70GNm2。等强度梁尺寸见图2。 图1
图2
在图3的测量电桥中，若在四个桥臂上接入规格相同的电阻应变片，它
47
们的电阻值为R，灵敏系数为K。当构件变形后，各桥臂电阻的变化分别为ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4它们所感受的应变相应为ε1、ε2、ε3、ε4，则BD端的输出电压UBD为
UBD?UAC??R1?R3?R2?R4?UACK??1??2??3??4??UACK?d??????4?RRRR?44
由此可得应变仪的读数应变为
?d??1??2??3??4
在实验中采用了六种不同的桥路接线方法，等强度梁上应变测定已包含
在其中。桥路接线方法实验其读数应变与被测点应变间的关系均可按上式进行分析。
四、实验内容
1．单臂（多点）半桥测量
a．采用半桥接线法。将等强度梁上四个应变片分别接在应变仪背面1~4
通道的接线柱A、B上，补偿块上的应变片接在接线柱B、C上（见图4），应变 仪具体使用祥见应变仪使用说明。
b．载荷为零时，按顺序将应变仪每个通道的初始显示应变置零，然后按每级200克逐级加载至1000克，记录各级载荷作用下的读数应变。
电桥多点接线原理 应变仪上多点测量接法 图4
双臂半桥测量
采用半桥接线法。取等强度梁上、下表面各一片应变片，在应变仪上选一通道，按图5a接至接线柱A、B和B、C上，然后进行实验，实验步骤同1（b）。
3．相对两臂全桥测量
采用全桥接线法。取等强度梁上表面（或下表面）两片应变片，在应变仪上选一通道，按图5b接至接线柱A、B和C 、D上，再把两个补偿应变片接到B、C和A、D上，然后进行实验，实验步骤同1（b）。
4．四臂全桥测量
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采用全桥接线法。取等强度梁上的四片应变片，在应变仪上选一通道按图5c接至接线柱A、B、C、D上，然后进行实验，实验步骤同1（b）。
5．串联双臂半桥测量
采用半桥接线法。取等强度梁上四片应变片，在应变仪上选一通道，按图5d串联后接至接线柱A、B和B、C上，然后进行实验，实验步骤同1（b）。
6．并联双臂半桥测量
采用半桥接线法。取等强度梁上四片应变片，在应变仪上选一通道，按图5e并联后接至接线柱A、B和B、C上，然后进行实验，实验步骤同1（b）。
图5
五、实验结果的处理
1．计算出以上各种测量方法下，ΔP所引起的应变的平均值它们与理论应变值的相对误差。
比较各种测量方法下的测量灵敏度。
比较单臂多点测量实验值，理论上等强度梁各横截面上应变（应力）应相等。
实验记录和计算可参考表1和表2。
??d均，并计算
六、思考题
分析各种测量方法中温度补偿的实现方法。 采用串联或并联测量方法能否提高测量灵敏度。
表2中 理论应变值指等强度梁表面测点理论计算应变值； 实验应变值指实验测试的应变值；
测量灵敏度指实验应变值与读数应变值的比值；
实验应变值?理论应变值100%理论应变值相对误差指：
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表1
测量方法 载荷 P(g) ?P(g) 单臂多点半桥测量 R1 ε (με) ?ε(με) R2 ε (με) ?ε(με) R3 ε (με) ?ε(με) R4 ε (με) ?ε(με) ??d均续表1
测量方法 载荷 P(g) ?P(g) 双臂半桥测量 ε(με) 对臂全桥测量 ε(με) ?ε(με) 四臂全桥测量 ε ?ε(με) 串联 双臂半桥测量 ε(με) ?ε(με) 并联 双臂半桥测量 ε(με) ?ε(με) ?ε(με) ??d均 (με)
材料力学实验指导书
工程力学教研中心编
前 言
材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分。科学史上许多
重大发明是依靠科学实验而得到的，材料力学中的一些理论和公式也是建立在实验、观察、推理、假设的基础上，它们的正确性还必须由实验来验证。学生通过做实验，用理论来解释、分析实验结果，又以实验结果来证明理论，互相印证，以达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的。材料力学实验包括以下三个方面的内容。
一、测定材料的力学性质。材料的力学性质通常是通过拉伸、压缩、扭转、断裂韧性测试等试验来测定的。通过这些试验，学会测量材料力学性能的基本方法。在工程上，各种材料的力学性能是设计构件时不可缺少的依据。
二、验证理论公式的正确性。在理论分析中，将实际问题抽象为理想模型，并做出某些科学假设（如弯曲中的平截面假定等），使问题简化，从而推出一般性结论和公式，这是理论研究中常用的方法。但是这些假设和结论是否正确，理论公式能否应用于实际之中，必须通过实验来验证。
三、实验应力分析。在工程实践中，很多构件的形状和受载情况比较复杂，单纯依靠理论计算不易得到正确的结果，必须用实验的方法来了解构件的应力分布规律，从而解决强度问题，这种办法称为实验应力分析。目前实验应力分析的方法很多，这里只介绍应用较广的电测法。
2
实 验 须 知
1．实验前必须预习实验指导书中相关的内容，了解本次实验的目的、要求及注意事项。
2．按预约实验时间准时进入实验室，不得无故迟到、早退、缺席。 3．进入实验室后，不得高声喧哗和擅自乱动仪器设备，损坏仪器要赔偿。 4．保持实验室整洁，不准在机器、仪器及桌面上涂写，不准乱丢纸屑，不准随地吐痰。
5．实验时应严格遵守操作步骤和注意事项。实验中，若遇仪器设备发生故障，应立即向教师报告，及时检查，排除故障后，方能继续实验。 6．实验过程中，若未按操作规程操作仪器，导致仪器损坏者，将按学校有关规定进行处理。
7．实验过程中，同组同学要相互配合，认真测取和记录实验数据； 8．实验结束后，将仪器、工具清理摆正。不得将实验室的工具、仪器、材料等物品携带出实验室。
9．实验完毕，实验数据经教师认可后方能离开实验室。
10．实验报告要求字迹端正、绘图清晰、表格简明、实验结果正确。
3
目 录
一、基础实验 …………………………………………………………………………… 4 实验一 拉伸实验 ………………………………………………………………….4 实验二 压缩实验 ………………………………………………………………….13 实验三 扭转试验 …………………………………………………………………..16 实验四 切变模量G的测定 …………………………………………………………24 实验五 梁的弯曲正应力实验 ……………………………………………………..27 实验六 主应力实验 ………………………………………………………………..30 实验七 压杆稳定实验 ……………………………………………………………..33 二、综合实验 ………………………………………………………………………… 37 实验一 粘贴电阻应变片实验 …………………………………………………….37 实验二 偏心拉伸实验 …………………………………………………………….39 实验三 冲击实验 …………………………………………………………………..42 实验四 静不定梁实验 …………………………………………………………45 实验五 等强度梁应变测定实验、桥路变换接线实验 ………………………….47 实验六 测定弹性常数及未知重量实验……………………………………………..56 实验七 动应力实验 ……………………………………………………………..58 实验报告 …………………………………………………………………………… 60
4
一、基础实验
实验一 拉伸实验
拉伸实验是检验材料机械性能的最基本的实验。
一、实验目的
1．了解试验设备——万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用时的注意事项。
2．测定低碳钢的屈服极限(流动极限)ζs,强度极限ζb、伸长率?、断面收缩率?。
3．测定铸铁的强度极限?b。
4．观察以上两种材料在拉伸过程中的各种现象，并利用自动绘图装置绘制拉伸图 （P一?L曲线）。
5．比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的机械性质。
二、实验设备和量具
1．量具：游标卡尺、钢尺、分规。 2．设备：万能材料试验机。
图1-1 液压式万能材料试验机外形图
下面将万能材料试验机的构造、工作原理及操作规程介绍如下：
在材料力学实验中，最常用的机器是万能材料试验机。它可以做拉伸、压缩、
5
将三组数据参考表2-1作初步处理，从中找出线性关系最好的一组。再用这组数据按公式（2-1）计算E。计算步骤列表示出（参考表2-2）
表2-1 弹性模量E数据列表
第一组 i i?F(N) o 1 2 3 4 5 0 300 600 900 1200 1500 注：
第二组 第三组 ?dui(??) 0 ??dui(??) / dui?1?dui(??) 0 ??dui(??) / ?dui(??) 0 ??dui(??) / ??dui??dui??(i?1,2,?,5)
?F?300N 表2-2 弹性模量E数据处理列表 b=24mm i 1 2 3 4 5 t=5mm ??2 i?dui(??) ?dui(??) / i2 ? 2．计算偏心距e
将三次测试记录参考表2-3处理，再按公式（2-2）计算偏心距e 表10-3 偏心距e数据处理列表 b=24mm t=5mm WZ= mm3 3 平均 ?? ?du(??)
1 ?F??1500N 2 41
实验三 冲击实验
在实际工程机械中，有许多构件常受到冲击载荷的作用,机器设计中应力求避免冲击波负荷,但由于结构或运行的特点,冲击负荷难以完全避免，例如内燃机膨胀冲程中气体爆炸推动活塞和连杆，使活塞和连杆之间发生冲击，火车开车、停车时，车辆之间的挂钩也产生冲击，在一些工具机中，却利用冲击负荷实现静负荷难以达到的效果，例如锻锤、冲击、凿岩机等，为了了解材料在冲击载荷下的性能，我们必须作冲击实验。 一、实验目的
了解冲击实验的意义，材料在冲击载荷作用下所表现的性能 测定低碳钢和铸铁的冲击韧度值?k。 二、实验设备和仪器
摆式冲击试验机、游标卡尺等 三、基本原理
冲击实验是研究材料对于动荷抗力的一种实验，和静载荷作用不同，由于加载速度快，使材料内的应力骤然提高，变形速度影响了材料的机构性质，所以材料对动载荷作用表现出另一种反应。往往在静荷下具有很好塑性性能的材料，在冲击载荷下会呈现出脆性的性质。
此外在金属材料的冲击实验中，还可以揭示了静载荷时，不易发现的某结构特点和工作条件对机械性能的影响（如应力集中，材料内部缺陷，化学成分和加荷时温度，受力状态以及热处理情况等），因此它在工艺分析比较和科学研究中都具有一定的意义 四、冲击试件
工程上常用金属材料的冲击试件一般在带缺口槽的矩形试件，做成制品的目的是为了便于揭露各因素对材料在高速变形时的冲击抗力的影响。并了解试件的破坏方式是塑性滑移还是脆性断裂。但缺口形状和试件尺寸对材料的冲击韧度?k值的影响极大，要保证实验结果能进行比较，试件必须严格按照冶金工业部的部颁布标准制作。故测定?k值的冲击实验实质上是一种比较性实验，其冲击试件形状如图所示。
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55±210±0.11±0.140±0.510±0.1 图3-1
五、冲击实验形式
简梁式弯曲冲击实验 肱梁式弯曲冲击实验 拉伸冲击实验
简梁式弯曲冲击实验工程中最常用 六、实验方法与步骤
测量试件尺寸，要测量缺口处的试件尺寸。
首先了解摆锤冲击试验机的构造原理和操作方法，掌握冲击试验机的操作规程，一定要注意安全。
调整冲击试验机指针调到“零点”根据试件材料估计所需破坏能量，先空打一次，测定机件间的摩擦消耗功。
将试件装入在冲击试验机上，简梁式冲击实验应使没有缺口的面朝向摆锤冲击的一边，缺口的位置应在两支座中间，要使缺口和摆锤冲刃对准。将摆锤举起同空打时的位置，打开锁杆。使摆锤落下，冲断试件，然后刹车，读出试件冲断时消耗的功，以下式可计算出材料的冲击韧度值?k
?k?WN?m?Amm2
W——冲断试件时所消耗的功
A——试件缺口横截面积
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图3-2
七、注意事项：
在实验过程中要特别注意安全，绝对禁止把摆锤举高后安放试件，当摆锤举高后，人就离开摆锤摆动的范围，在放下摆锤之前，应先检查一下有没有人还未离开，以免发生危险。 八、讨论题
低碳钢和铸铁在冲击作用下所呈现的性能是怎样的？ 材料冲击实验在工程实际中的作用如何？
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实验四 静不定梁实验
一、实验目的
1． 测定静不定梁的支座反力，并与理论计算结果相比较。 2．学习计算机测试方法。 二、实验设备
组合实验台，电涡流传感器，计算机，游标卡尺和直尺。 三、实验原理
实验装置如图41所示。图中1为弹性梁，5为加力杠杆，2、6、7为加力砝码，其重量分别用QA，QF，
QC表示，3、8是平衡砣，4为电涡流传感器，
9是计算机数据采集系统。弹性梁可视为一端固定，另一端铰支的静不定梁，当受到载荷QA作用后，支座B处产生向上的反力RB；若解除B处的约束，在重力
QA作用下，B端应产生一向下的位移；在F和C处加力，使B端返回到初时的
平衡位置，并根据杠杆原理即可计算出支反力RB。
图4-1 实验装置简图
四、实验步骤
1.打开计算机，进入静不定梁实验菜单。 2.根据传感器号码，输入相应的序号。
3.将试件、加力杠杆和电涡流传感器探头安装在相应的卡具中，并记录下有关的数据，如：l1、l2、ED、EC、EF和试件尺寸等。
4.在未加砝码前（QA，QF，
QC）前，调整加力杠杆两端的平衡砣3、8，
使试件1右端B点的支反力RB为零。
5.按照操作程序提示，调整传感器间隙，并进行加载实验。
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若所测部位主应力的方向已知，则只须用两个电阻片，使其方向与已知主应力方向重合，即可测出主应变?1和?2，如图8—4所示，再用公式（8一1）计算出主应力的大小。
图8—2 图8—3
本实验以图8一1所示空心圆轴为测量对象一端固定，另一端装一固定横杆，轴与杆的轴线彼此垂直，并且位于水平之内。今在横杆自由端加码，使轴发生扭转与弯曲的组合变形。由扭—弯组合理论可知，A—A截面的上表面A点的应力状态。如图8—5所示，其主应力与主方向的理论值分别为：
图8—5
?1???2??（）??2 （8—3） ??2?22和 tg2???
然后将计算所得主应力及主方向理论值与实测值进行比较。 四、实验步骤 1、试件准备
测量空心圆轴的内、外直径D及d长度L及1，见图8-1，拟定加载方案。 2．仪器准备
将各电阻片的导线接到应变仪的预调平行箱上，依次将各点预调平衡。 3、进行实验
根据加载方案，逐级加载，逐级逐点测量并记录测得数据，测量完毕，卸载。以上过程可重复一次，检查两次数据是否相同，必要时对个别点进行单点复测，
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2??
以得可靠的实验数据。 五、实验结果的处理
将整理后的实验数据填写在试验报告的“试验记录”一栏中。由这些数据的△?0、△?45及△?90应用（8—2）和（8—1）式即可求出A点的主应力，并与理论结果进行比较。
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实验七 压杆稳定实验
一、实验目的
1. 观察和了解细长杆轴向受压时丧失稳定的现象.
P2. 用电测法确定两端铰支压杆的临界载荷cr,并与理论计算的结果进行比较.
二、实验原理
根据欧拉小挠度理论，对于两端铰支的大柔度杆（低碳钢λ≥λp=100），压杆保
P持直线平衡最大的载荷，保持曲线平衡最小载荷即为临界载荷cr，按照欧拉公式
?2EI可得： Pcr? 2(?l)式中，E---材料的弹性模量; I---试件截面的最小惯性矩; L---压杆长度;
μ---和压杆端点支座情况有关的系数，两端铰支杆 μ=1.
P当压杆所受的荷载P小于试件的临界力cr,压杆在理论上应保持直线形状，压杆P处于稳定平衡状态.当P =cr时，压杆处于稳定与不稳定平衡之间的临界状态稍
有干扰,压杆即失稳而弯曲,其挠度迅速增加.若以荷载P为纵坐标,压杆中点挠度δ为横坐标，按欧拉小挠度理论绘出的P-δ图形即为折线OAB，如图—(b)所示.
(a) (b) 图—
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由于试件可能有初曲率，荷载可能有微小的偏心，以及材料的不均匀等因素,压杆
P在受力后就会发生弯曲，其中点挠度δ随荷载的增加而逐渐增大.当P< 曲线OA’B’与折线OAB的偏离，就是由于初曲率载荷偏心等影响造成，此影响越大，则偏离也越大。 若令杆件轴线为x坐标轴，杆件下端为坐标轴原点，则在ｘ＝ L2处横截面上的内 力如 图---(a)为： 压杆稳定实验指导书 横截面上的应力为 Mx?L/2=P? N??P ??? MyPA ± I 当用半桥温度自补偿的方法将电阻应变片接到静态电阻应变仪后，可消除由轴向压力产生的应变读数，在应变仪上读数就是测点处由弯矩M产生的真实应变的两 ??倍，把应变仪读数写为ds，把真实应变写为ε，则ds=2ε。杆上测点处的正应 力为： ??E??E ?ds2 由弯矩产生的测点处的正应力可表达为： ??Mt/2P?t/2I=I ?P?t/2Eds2 所以 I= 即 ?t/2 ?EI?ds2P 34 ?由上式可见，在一定的荷载P作用下，应变仪读数ds的大小反映了压杆挠度δ P的大小。所以可用电测应变的方法来确定临界载荷cr。这只要在压杆中间截面两 边贴上电阻应变片[ 图—(a) ]按互补偿半桥接法接到应变仪上，随着荷载P的增加测得相应的应变值ε，绘得P-ε曲线[ 图---(b)]，根据试验曲线作渐近线即 P得临界载荷cr。 (a) (b) 图二 三、试验仪器、装置与工具 1．压杆试验台。 2．压杆试件。 3．静态电阻应变仪。 4．游标卡尺及钢皮尺。 四、试验方法与步骤 1．量取试件尺寸：厚度t ；宽度b ；长度L。量取截面尺寸时至少要沿长度方向量三个截面，取其平均值. P2．计算试件的临界载荷cr，拟定分级加载方案. 3．安装试件. 35 4．将电阻应变片接入电阻应变仪，按电阻应变仪操作规程，调整仪器及“零”位. 5．分级加载，每加一级载荷，记录一次应变值，当应变突然变得很大时，停止加载.重复试验2~3次. 6．测毕，取下试件，整理现场. 7．根据试验数据绘制P-ε曲线，作曲线的渐近线确定临界载荷Pcr值. 五、注意事项 由于采用杠杆加载，砝码盘上所加的荷载令其为P*，则试件上所受的荷载P等于P*乘以杠杆比H,加上支座自重（0.7N）.可先绘制P*-ε曲线，得到P*cr值， P然后再换算到cr值. 为了保证试件和试件上所贴的电阻应变片都不损坏，可以反复使用，故本试验要求试件的弯曲变形不可过大，应变读数控制在1500??左右. 加载时，砝码轻取轻放，严禁用手随意揿压加力杆和试件，不允许拿走和旋转限位杆. 六、预习要求 复习有关理论，明确临界载荷的意义，了解其测试方法. P试验中应记录哪些数据？如何选取载荷增量？在接近cr值时要注意什么？ 七、问题讨论 欧拉公式的应用范围. 本试验装置与理想情况有何不同？ 试验误差分析. 36 二、综合实验 实验一 粘贴电阻应变片实验 一、实验目的 1.初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术。 2.为后续电阻应变测量的实验做好在试件上粘贴应变片、接线、防潮、检查等准备工作。 二、实验设备和器材 1.常温用电阻应变片，每小组一包20枚。 2.数字式万用表。 3.502粘结剂（氰基丙烯酸酯粘结剂）。 4.电烙铁、镊子、铁沙纸等工具。 5.等强度梁试件，温度补偿块。 6.丙酮、药棉等清洗器材。 7.防潮用硅胶。 8.测量导线若干。 三、实验方法和步骤 1.选片：在确定采用那种类型的应变计后，用肉眼或放大镜检查丝栅是否平行，有否霉点、锈点、用数字式万用表测量各应变片电阻值，选择电阻值差在土0．5欧姆内的8~10枚应变片供粘贴用。 2.测点表面的清洁处理：为使应变计与被测试件贴得牢,对测点表面要进行清洁处理。首先把测点表面用砂轮，锉刀或砂纸打磨；使测点表面平整并使表面光洁度达?6。然后用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑为止。然后用划针在测片位置处划出应变计的座标线。打磨好的表面，如暂时不贴片，可涂以凡士林等防止氧化。 如果测量对象为混凝土构件，则须用喷浆方法把表面垫平。然后同样进行表面打磨清洗等工作。此外，在贴片部位，还得先涂一层隔潮层,可采用环氧树脂胶或用铝箔纸，应变计就贴于隔潮底层上。 3.贴片：在测点位置和应变计的底基面上，涂上薄薄一层胶水，一手捏住应变片引出线，把应变计轴线对准座标线,上面盖一层聚乙烯塑料膜作为隔层，用手指在应变计的长度方向滚压，挤出片下汽泡和多余的胶水，直到应变计与被测物紧密粘合为止。手指保持不动约1分钟后再放开，注意按住时不要使应变片移动，轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，否则需重贴。注意粘结剂不要 37 用得过多或过少，过多则胶层太厚影响应变片性能，过少则粘结不牢不能准确传递应变。 图1 应变计的保护 4.干燥处理：应变计粘贴好后应有足够的粘结强度以保证与试件共同变形。此外，应变计和试件间应有一定的绝缘度，以保证应变读数的稳定。为此，在贴好片后就需要进行干燥处理，处理方法可以是自然干燥或人工干燥。如气温在20℃以上，相对湿度在55％左右时用502胶水粘贴，采用自然干燥即可。人工干燥可用红外线灯或电吹风进行加热干燥，烘烤时应适当控制距离，注意应变计的温度不得超过其允许的最高工作温度,以防应变计底基烘焦损坏。 5.接线：应变计和应变仪之间用导线连接。需根据环境与试验的要求选用导线。通常静应变测定用双蕊多股平行线。在有强电磁干扰及动应变测量时，需用屏蔽线。焊接导线前，先用万用电表检查导线有否断路，然后在每根导线的两端贴上同样的号码标签，避免测点多时造成差错。在应变计引出线下，贴上胶带纸，以免应变计引出线与被测试件(如被测试件是导电体的话)接触造成短路。然后把导线与应变计引线焊接在一起，焊接时注意防止假焊。焊完后用万用电表在导线另一端检查是否接通。 为防止在导线被拉动时应变计引出线被拉坏，可使用接线端子,接线端子相当于接线柱，使用时先用胶水把它粘在应变计引出线前端,然后把应变计引出线及导线分别焊于接线端子的两端，以保护应变计，如图30-1所示。 6.防潮处理，为避免胶层吸收空气中的水份而降低绝缘电阻值，应在应变计接好线并且绝缘电阻达到要求后，立即对应变计进行防潮处理。防潮处理应根据试验的要求和环境采用不同的防潮材料。常用的简易的防潮剂可用703、704硅胶。 四.实验报告 1.简述贴片、接线、检查等主要实验步骤。 2.画布线图和编号图。 38 实验二 偏心拉伸实验 一、实验目的 1．测定偏心拉伸试样材料的弹性模量E。 2．测定偏心拉伸试样的偏心距e。 3．学习组合载荷作用下由内力产生的应变成份分别单独测量的方法。 二、设备和仪器（同前） 三、试样 采用图2-1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=5mm。 四、试验原理 由电测原理知： B Ra A （I-7） Rt Rb D 图2-2 Rt C 图2-1 Rb b Ra t e ?du??1??2??3??4 ?式中du为仪器读数。从此式看出：相邻两臂应变符号相 同时，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2-1中Ra和Rb的应变均由拉伸和弯曲两种应变成份组成，即 B Ra A 图2-3 Rb C ?a??F??M (a)?b??F??M (b) 式中 ?F和?M分别为拉伸和弯曲应变的绝对值。 若如图2-2组桥，则由（I-7）、（a）和（b）式得 ?du??a??b?2?F 若如图2-3组桥，则由（I-7）、（a）和（b）式得 ?du??a??b?2?M 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。 为了测定弹性模量E，可如图2-2组桥，并等增量加载，即 Fi?F0?i??F(i?1,2,?,5)末级载荷F5不应使材料超出弹性范围。初载荷F0时应 39 变仪调零，每级加载后记录仪器读数 ?dui，用最小二乘法计算出弹性模量E： E????Fbt??i?i?1i?15?i52dui （2-1） 式中?为桥臂系数。 为了测定偏心距e，可如图2-3组桥。初载荷 F0时应变仪调平衡，载荷增加 ?F?后。记录仪器读数?du。据胡克定律得弯曲应力为： ?M?E?M?E??M??du (c)?M?F?e? (d)WzWz 由（c）及（d）式得 e?EWz?du??F?? （2-2） 五、试验步骤 1．试验台换上拉伸夹具，安装试样。 2．力传感器接线、设置参数： 将力传感器的黄、兰、红和白四根引线依次接在0通道的A、B、C和D端。载荷校正系数为2.72，载荷限值设置1550N。 3．测弹性模量E 按图2-2将有关应变片接入所选通道（注意：B、B′ 间短接片应脱开）；对所选通道设置参数（桥路形式应与桥路接线一致，即全桥——代号0。应变片灵敏系数K=2.23、应变片电阻R=120Ω）；未加载时平衡测力通道和所选测应变通道电桥，然后转入测量状态。每增加载荷300N，记录应变读数然后卸载。再重复测量，共测三次。数据列表记录。 4．测偏心距e 按图2-3将有关应变片接入所选通道（注意：B、B′ 间短接片应脱开）。对所选通道设置参数。未加载时平衡测力通道和所选测应变通道电桥。加载荷1500N后，记录应变 ?dui，共加载五级， ?du，然后卸载。再重复测量，共测三次。数据列表记录。 5．卸载。试验台和仪器回复原状。 五、试验结果处理 1．计算弹性模量E 40