实验七 等强度梁弯曲正应力实验
一、实验目的
1. 测定等强度梁弯曲正应力
2. 练习多点应变测量方法，熟悉掌握应变仪的使用
二、实验仪器设备与工具
1. 材料力学组合实验台中等强度梁实验装置与部件 2. XL2118A系列静态电阻应变仪 3. 游标卡尺、钢板尺
三、实验原理与方法
等强度梁为悬臂梁式如图1。当悬臂梁上加一个载荷P时，距加载点x距离的断面上弯距为：
Mx?Px
相应断面上的最大应力为：
R1R5R3R2R4图1等强度梁贴片图
??式中：W——抗弯断面模量，
断面为矩形，bx为宽度，h为厚度，则：
Px WW?bxh6因而，
2
??Pxbxh62?6Pxbxh2
所谓等强度，即指各个断面在力的作用下应力相等，即?值不变。显然，当梁的厚度h不变时，梁的宽度必须随着x的变化而变化。
等强度梁参考参数：
梁的极限尺寸 L?B?h?526?35?9.3mm 梁的工作尺寸 l?B?h?410?35?9.3mm 梁的断面应力 ??24.4MPa（30N）
?0.042 6梁有效长度段的斜率 tga四、实验步骤
1. 设计好本实验所需的各类数据表格。
2. 测量等强度梁的有关尺寸，确定试件有关参数。见附表1
3. 拟订加载方案。估算最大载荷Pmax(该实验载荷范围≤50N)，分3~5级加载（每级10N））。
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4. 实验采用多点测量中半桥单臂公共补偿接线法。将等强度梁上选取的测点应变片按序号接到
电阻应变仪测试通道上，温度补偿片接电阻应变仪公共补偿端。
5. 按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。
6. 实验加载。加载前。记下各点应变片初读数，然后逐级加载，每增加一级载荷，依次记录各
点应变仪的?i，直至终载荷。实验至少重复三次。见附表2 7. 作完实验后，卸掉载荷，关闭仪器电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器
设备复原，实验资料交指导教师检查签字。
五、注意事项
1. 测试仪未开机前，一定不要进行加载，以免在实验中损坏试件。 2. 实验前一定要设计好实验方案，准确测量实验计算用数据。
3. 加载过程中一定要缓慢加载，不可快速进行加载，以免超过预定加载载荷值，造成测试数据
不准确，同时注意不要超过实验方案中预定的最大载荷，以免损坏试件；该实验最大载荷50N。 4. 实验结束，一定要先将载荷卸掉，必要时可将加载附件一起卸掉，以免误操作损坏试件。 5. 确认载荷完全卸掉后，关闭仪器电源，整理实验台面。 附表1 （试件相关参考数据） 梁的尺寸和有关参数 距载荷点x处梁的宽度 梁的厚度 载荷作用点到测试点距离 弹性模量 泊松比 附表2 （实验数据） 载荷 （N） bx = mm h = mm x = mm E = 206 GPa μ= 0.26 P ?P R1 应 变 仪 读 数 με ?p ?? p ??p R2 ?p ?? p ??p R3 ?p ?? p ??p R4 ?p ?? p ??p 六、实验结果处理 1. 理论计算 ??6Pxbxh2
2. 实验值计算 ??E??均
?3. 理论值与实验值比较 ???理?实?10％0
?理- 29 -
实验八 电阻应变片的粘贴技术
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. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
常温用电阻应变片，每小组一包约10枚 万用表（测量应变片电阻值及绝缘阻抗） 502或501粘结剂（氰基丙烯酸酯粘结剂）
25瓦电烙铁、镊子、偏口钳、剪刀、焊锡、剥线钳等工具 等强度梁试件，温度补偿块 丙酮、无水乙醇等清洗剂
测量导线、胶带若干、硅橡胶（密封用，可根据实际情况使用） 聚四氟乙烯（薄塑料）
三、实验方法和步骤
1. 用四位电桥测量应变片电阻值，选择电阻值差在±0.5欧姆内的5~6枚应变片供粘贴用。 2. 将新购买或经冰箱保存的性能有效的502或501粘结剂瓶口打一小细孔，以便只流出少量胶
液。
3. 先将试件待贴位置用细砂纸（约300目以上）打成45o交叉纹，并用丙酮及无水乙醇蘸棉球
将贴片位置附近擦洗干净直到棉球洁白为止，按图所示布片图用钢笔画方向线，画线晾干后再用棉球擦一下。
4. 一手捏住应变片引出线，一手拿502 粘结剂瓶，将瓶口向下在应变对某底局面上涂抹一层
粘结剂，涂粘结剂后，立即将应变片底面向下平放在试件贴片部位上，并使应变片基的对准方向线，将一小片聚四氟乙烯薄膜0.05~0.1mm厚）盖在应变片上，用手指按应变片挤出多余粘结剂（注意按住时不要使应变片移动）手指保持不动约1分钟后再放开，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，则粘贴不牢不能准确传递应变。可事先用废片试贴练习，掌握时间和用力，如用力过大，胶几乎全部被挤出，粘结不牢，甚至压坏应变片敏感栅。此外注意不要被502胶粘住手指或皮肤，如被粘上可用丙酮泡洗掉。502粘结剂有刺激性气味，不宜多吸入，切不要滴及眼睛。
5. 每个小组在补偿决上粘贴2片应变片，在等强度梁上粘贴5片应变片，共7片应变片。
6. 用万用表检查应变片是否通路，如属敏感栅断开则需重贴，如属焊点与引出线脱开尚可补
焊。将引出线与试件轻轻脱离。
7. 将导线塑料皮剥去约3mm并涂上焊锡，测量导线用胶带固定在等强度梁上，使导线一端与
应变片引出线靠近，然后用电烙铁将应变片引出线与测量导线锡焊，焊点要求光滑小巧，防止虚焊，再用万用表检查应变片是否通路，然后用兆欧表检查各应变片（一根导线）与试件之间的绝缘电阻，应大于200兆欧为好。将导线编号，画布片和编号图。导线应布置整齐。
8. 用硅橡胶复盖应变片区域，作防潮层，再检查通路和绝缘，将等强度梁和补偿块收存好。 9. 如果用其他粘结剂粘贴应变片则粘贴工艺不同，应按具体情况改变。
四、实验报告要求
1. 2. 3. 4.
简述贴片、接线、检查等主要步骤。 画布片和编号图。
将贴好应变片的试件，固定到实验台上，加10~40N载荷，进行验证应变变化。 根据实际情况，学生可自行设计实验方案和数据表格。
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5. 等强度梁参考参数：
梁的极限尺寸 L?B?h?526?35?9.3mm 梁的工作尺寸 l?B?h?410?35?9.3mm 梁的断面应力 ??24.4MPa（30N）
?0.042 6梁有效长度段的斜率 tga
R1R5R3R2R4五、注意事项
1. 2. 3. 4.
测量应变阻值时，注意不要两只手都与应变片引线接触，以免将人体电阻并到应变片电阻中。 焊接应变片导线时时间不要过长（一般在3秒钟左右），一次没有焊好应间隔几秒钟进行补焊。 一定要将测量用连接导线用胶带固定好，以免将接线端子扯掉拽断应变片导线。
焊接前，一定要将应变片导线上的残余胶粘剂清除干净（如用502胶水，可直接用电烙铁短时间加热，并镀上焊锡。
5. 焊完后的电阻应变片上多余连接导线用剪刀剪掉。
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实验九 测量电桥应用实验
一、实验目的
1. 掌握在静载荷下使用静态电阻应变仪的单点应变测量方法 2. 学会电阻应变片半桥、全桥接法
二、实验仪器和设备
1. 等强度梁装置
2. XL2118A系列静态电阻应变仪
三、实验原理与方法
等强度梁上应变片分布如图1所示。电阻应变片电桥输出U与各桥臂应变片的指示应变Ui有下列关系：
U?EK(?1??2??3??4) 4其中：?1、?2、?3、?4分别为各桥臂应变片的指示应变，K为应变片灵敏系数，E为桥压。
R1R5R3R2R4图1 布片图
对于半桥接法：如应变片R1（正面、受压应变?1）与温度补偿片接成半桥，另外半桥为应变仪内部固定桥臂电阻，则输出只有应变?1；如梁上表面应变片R1；（正面、受压应变?1）与梁下表而应变片R3（反面、受拉应变?3），接成半桥，则输出为?1－?3＝2?1。???3＝??1?
对于全桥接法：如应变片R1和R2（正面、受压）与R3和R4（反面、受拉）接成全桥，则输出为
?1??3??2??4?4?1，??3??4???1???2?。
具体实验时组桥方式参照附表
四、实验步骤
1. 设计好本实验所需的各类数据表格。
2. 拟订加载方案。估算最大载荷Pmax(该实验载荷范围≤10N)。
3. 按实验要求进行组桥接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。 4. 实验加载，加载前。电阻应变仪进行平衡，然后加载，依次记录各点应变仪的读数见附表1 5. 作完实验后，卸掉载荷，关闭仪器电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器
设备复原，实验资料交指导教师检查签字。
五、注意事项
1. 测试仪未开机前，一定不要进行加载，以免在实验中损坏试件。 2. 实验前一定要设计好实验方案。
3. 加载过程中一定要缓慢加载，不可快速进行加载，以免超过预定加载载荷值，造成测试数据
不准确，同时注意不要超过实验方案中预定的最大载荷，以免损坏试件；该实验最大载荷50N。 4. 实验结束，一定要先将载荷卸掉，必要时可将加载附件一起卸掉，以免误操作损坏试件。
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