实验一 电测法基本原理及贴片实验 预习要求：
预习材力(Ⅱ)‘应力分析的实验方法’一章中有关电测法的内容。 一、实验目的
1、了解电测法的基本原理；
2、了解应变片的基本构造和特点； 3、学习应变片的贴片方法； 二、实验设备与仪器 1、贴片工具； 2、数字万用表； 3、应变片；
4、硬铝拉伸试样； 5、电阻应变仪； 6、万能试验机。
三、电测法基本原理和应变片的粘贴及检验方法 1）电测法基本原理：
电测法是以电阻应变片为传感器，通过测量应变片电阻的改变量来确定构件应变，并进一步利用胡克定律或广义胡克定律确定相应的应力的实验方法。 图一 电阻应变片的结构示图
试验时，将应变片粘贴在构件表面需测应变的部位，并使应变片的纵向沿需测应变的方向。当构件该处沿应变片纵向发生正应变时，
应变片也产生同样的变 1
形，这时，敏感栅的电阻由初始值R变为R+ΔR。在一定范围内，敏感栅的电阻变化率ΔR/R与正应变ε成正比，即：
(1)
上式中，比例常数k为应变片的灵敏系数。故只要测出敏感栅的电阻变化率，即可确定相应的应变。
构件的应变值一般都很小，相应的应变片的电阻变化率也很小，需要用专门的仪器进行测量，测量应变片的电阻变化率的仪器称为电阻应变仪，其基本测量电路为一惠斯通电桥。
图二 电阻应变仪的基本测量电路 电桥B、D端的输出电压为：
U (2)
当每一电阻分别改变
U (3)
略去高阶小量，上式可写为：
R1R
(
1 1 3
)4 4 (4)
在测试时，一般四个电阻的初始值相等，则上式变为：
时，B、D端的输出电压变为：
将式(1)代入上式，得到：
22
3 4 ) 4 (5)
如果将应变仪的读数按应变标定，则应变仪的读数为：
2）应变片的贴片方法：
在电测应力分析中，应变片的粘贴质量很大程度上决定了测量数据的可靠性。这就要求粘结层薄而均匀，无气泡，充分固化，既不产生蠕滑又不脱胶。应变片的粘贴完全由手工操作，故需要实践经验的积累，才能达到较高的粘贴质量。应变片的粘贴过程如下：
1、应变片的筛选。直观检查应变片的表面质量，看是否有弯折、锈蚀、局 部破损；用万用表测量应变片电阻，看与所给值是否符合。
2、试样表面处理。首先用砂纸将贴片表面区域打磨，打磨方向应与应变片 轴线成45度角，然后用划针划出贴片位置的标志线，并用蘸有丙酮的药棉清洗打磨位置，直至药棉清洁为止。
3、应变片粘贴。待试件风干后，在贴片表面涂一薄层快干胶，用手指（或
镊子）捏住应变片的引出线，将应变片放在试样上，并使应变片的基准线与试件上的标志线对齐。然后盖上聚氯乙烯透明薄膜（或玻璃纸），用拇指按压应变片（一般半分钟即可），挤出气泡和多余胶水，以保证粘结层薄而均匀，但应避免按压时应变片滑动。经过适宜的干燥时间后，将透明薄膜揭开，检查应变片的粘贴情况。
4、导线的连接和固定。应变片的引出线和应变仪的接口之间需用导线连接， 导线一般采用铜导线。导线与应变片引出线的连接一般通过接线端子过渡。接线端子用502胶固定在试件上，导线头和接线端子上预先挂锡，然后将应变片引出线和导线焊接在端子上。最后将导线固定在试件上，以免实验过程中拉断导线或应变片引出线接头。
5、检查。首先检查应变片是否有局部隆起或皱折，应变片引出线是否粘在 试件上。然后用万用表检查导线连接后的应变片电阻值。
6、应变片的防潮保护。粘贴好的应变片，如果长期暴露在空气中，会因受 潮而降低粘结质量。对于长期使用的应变片应在应变片表面涂上一层防潮保护层。一般可用703、704、705胶等 3）试件的拉伸实验：
贴好应变片的试件在正式做实验前，应该预加一定载荷以检查贴片的有效性。本次试件的拉伸实验就是检测应变片粘贴的有效性。
将贴好应变片的试件装夹在试验机上，并将应变仪设置好，然后将应变片的 3
连接导线接在应变仪的相应接口上，预加一初载荷，记录下应变仪的读数，或进行清零，然后分2~3级等增量加载，记录下每级载荷增量下的应变增量。如果各级应变增量值大致相等，则说明本次应变片粘贴是有效的。 实验二 材料在轴向拉伸、压缩和扭转时的 力学性能 预习要求：
1、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容； 2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法； 一、实验目的
1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象，并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限度极限，延伸率δ和断面收缩率； 2、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象；
3、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象； 4、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象； 5、掌握微控电子万能试验机的操作方法。
，强
二、实验设备与仪器
1、微控电子万能试验机； 2、扭转试验机；
3、50T微控电液伺服万能试验机； 4、游标卡尺。 三、试件
试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准（GB6397—86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：
d0=10mm，标距l0=100mm.。
本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）中规定的圆柱形试件h/d0=2, 5 d0=15mm, h=30mm (图二)。
本实验的扭转试件按国家标准（GB6397-86）制做。