1、實驗一 梁變形實驗（1）簡支梁實驗（2）懸臂梁實驗預習要求：1、 預習百分表的使用方法；2、 預習梁的撓度和轉角的理論公式。3、 設計本實驗所需數據記錄表格。（1）簡支梁實驗一、 實驗目的：1、 簡支梁在跨度中點承受集中載荷P，測定梁最大撓度和支點處轉角，并與理論值比較；2、 驗證位移互等定理；3、 測定簡支梁跨度中點受載時的撓曲線（測量數據點不少于7個）。fmaxP圖一 實驗裝置簡圖da二、 實驗設備：1、 簡支梁及支座；2、 百分表和磁性表座；3、 砝碼、砝碼盤和掛鉤；4、 游標卡尺和鋼卷尺。三、 試件及實驗裝置：中碳鋼矩形截面梁，360MPa，E=210GPa。 圖二 實驗裝置圖四、 實

2、驗原理和方法：1、 簡支梁在跨度中點承受集中載荷P時，跨度中點處的撓度最大；2、 梁小變形時，簡支梁某點處的轉角；3、 驗證位移互等定理：D12F212D21F112圖三 位移互等定理示意圖對于線彈性體，F1在F2引起的位移D12上所作之功，等于F2在F1引起的位移D21上所作之功，即： （1）若F1=F2，則有： （2）上式說明：當F1與F2數值相等時，F2在點1沿F1方向引起的位移D12，等于F1在點2沿F2方向引起的位移D21。此定理稱為位移互等定理。為了盡可能減小實驗誤差，本實驗采用重復加載法，要求重復加載次數n4。取初載荷P0=(Q+1)Kgf(Q為砝碼盤和砝碼鉤的總重量)，DP=1

3、.5Kgf，為了防止加力點位置變動，在重復加載過程中，最好始終有0.5Kgf的砝碼保留在砝碼盤上。六、試驗結果處理1、 取幾組實驗數據中最好的一組進行處理；2、 計算最大撓度和支點處轉角的實驗值與理論值之間的誤差；3、 驗證位移互等定理；4、 在坐標紙上，在坐標系下描出實驗點，然后擬合成光滑曲線。七、思考題：1、 若需測簡支梁跨度中任意截面處的轉角，其實驗裝置如何？2、 驗證位移互等定理時，是否可在梁上任選兩點進行測量？3、 在測定梁撓曲線時，如果要求百分表不能移動，能否測出撓度曲線？怎樣測？4、 可否利用該實驗裝置測材料的彈性模量?（2） 懸臂梁實驗一. 實驗目的：利用貼有應變片的懸臂梁裝置

4、，確定金屬塊的質量。 二.實驗設備：1.懸臂梁支座；2.電阻應變儀；3.砝碼兩個，金屬塊一個，砝碼盤和掛鉤。4.游標卡尺和鋼卷尺。三.實驗試件及裝置：中碳鋼矩形截面梁，屈服極限360MPa，彈性模量E=210GPa。mgRARBl圖一 實驗裝置示意圖四.實驗原理和方法：細長梁受載時，AB截面上的最大彎曲正應變表達式為： （1）AB截面上的彎矩的表達式為： （2）為了盡可能減小距離l的測量誤差，實驗時，分別在1位置和2位置加載，測出AB截面上的最大縱向正應變（見圖二），它們的差為： （3）由式（3）導出金屬塊重量mg的計算公式為： （4）在某一橫截面的上下表面A點和B點分別沿縱向粘貼電阻應變片。

5、 加載方案采用重復加載，要求重復加載次數n4。P = mg 。RARBl1212圖二 實驗測試示意圖 五.思考題： 1.如果要求只用梁的A點或B點上的電阻應變片，如何測量？ 2.如果要求梁A點和B點上的電阻應變片同時使用，如何測量？3.比較以上兩種方法，分析哪種方法實驗結果更精確？4.如果懸臂梁因條件所限只能在自由端端點處安裝百分表，如何測得懸臂梁自由端受載時的撓曲線。（要求測量點不少于5點） 實驗二 彎扭組合試驗預習要求：1 復習材料力學彎扭組合變形及應力應變分析的有關章節(jié)；2 分析彎扭組合變形的圓軸表面上一點的應力狀態(tài)； 3 推導圓軸某一截面彎矩M的計算公式，確定測量彎矩M的實驗方案，并畫

6、出組橋方式；4 推導圓軸某一截面扭矩T的計算公式，確定測量扭矩T的實驗方案，并畫出組橋方式；一 實驗目的1 用電測法測定平面應力狀態(tài)下一點處的主應力大小和主平面的方位角；2 測定圓軸上貼有應變片截面上的彎矩和扭矩；3 學習電阻應變花的應用。二 實驗設備和儀器1 微機控制電子萬能試驗機；2 電阻應變儀；3 游標卡尺。三 試驗試件及裝置彎扭組合實驗裝置如圖一所示?？招膱A軸試件直徑D042mm，壁厚t=3mm， l1=200mm，l2=240mm（如圖二所示）；中碳鋼材料屈服極限360MPa，彈性模量E206GPa，泊松比0.28。圖一 實驗裝置圖圖三 應變花示意圖四 實驗原理和方法1、測定平面應力

7、狀態(tài)下一點處的主應力大小和主平面的方位角；txsxtxsx圓軸試件的一端固定，另一端通過一拐臂承受集中荷載P，圓軸處于彎扭組合變形狀態(tài)，某一截面上下表面微體的應力狀態(tài)如圖四和圖五所示。圖五 圓軸下表面微體的應力狀態(tài)圖四 圓軸上表面微體的應力狀態(tài)在圓軸某一橫截面AB的上、下兩點貼三軸應變花（如圖三），使應變花的各應變片方向分別沿0和45。根據平面應變狀態(tài)應變分析公式： （1）可得到關于x、y、xy的三個線性方程組，解得： （2）由平面應變狀態(tài)的主應變及其方位角公式： （3）或 （4）將式（2）分別代入式（3）和式（4），即可得到主應變及其方位角的表達式。對于各向同性材料，應力應變關系滿足廣義虎克

8、定律： （5）由式（2）（5），可得一點的主應力及其方位角的表達式為： （6）、和的測量可用1/4橋多點測量法同時測出（見圖六）。圖六 RiRi2、圓軸某一截面彎矩M的測量：軸向應力sx僅由彎矩M引起，故有： (7)根據廣義虎克定律，可得： （8）又: (9)由式（7）（9）得到： (10)以某截面上應力最大的上點或下點作為測量點。測出X方向應變片的應變值X（）。0的測量可用1/4橋接法（見圖七），也可采用半橋接法（見圖八）。 圖八R0上R0下圖七 R0R0x方向應變片 Rt溫補片3、圓軸某一截面扭矩T的測量： 切應力x僅扭矩T引起，故有： （11）根據廣義虎克定律，可得： （12）由式（11

9、）、（12）可得： (13)的測量可用半橋接法（見圖七），也可采用全橋接法（見圖八）。圖八R-45上R45上R-45下R45下圖七R-45上R45上為了盡可能減小實驗誤差，本實驗采用重復加載法?？蓞⒖既缦录虞d方案：P0=500N，Pmax=1500N，DP=1000N，N=4。五、實驗步驟1 設計實驗所需各類數據表格；2 測量試件尺寸；測量三次，取其平均值作為實驗值 。3 擬定加載方案；4 試驗機準備、試件安裝和儀器調整；5 確定各項要求的組橋方式、接線和設置應變儀參數；6 檢查及試車；檢查以上步驟完成情況，然后預加一定載荷，再卸載至初載荷以下，以檢查試驗機及應變儀是否處于正常狀態(tài)。7 進行試

10、驗；將載荷加至初載荷，記下此時應變儀的讀數或將讀數清零。重復加載，每重復一次，記錄一次應變儀的讀數。實驗至少重復四次，如果數據穩(wěn)定，重復性好即可。8 數據通過后，卸載、關閉電源、拆線并整理所用設備。六、試驗結果處理1、 將各類數據整理成表，并計算各測量值的平均值；2、 計算實驗點的主應力大小和其方位角，并與理論值(按名義尺寸計算)進行比較； 3、 計算圓軸上貼有應變片截面上的彎矩； 4、 計算圓軸上貼有應變片截面上的扭矩。5、 將上述DM的計算值與的值進行比較，并分析其誤差；6、 將上述DT的計算值與的值進行比較，并分析其誤差；七、思考題 如果要求一次加載同時測出作用在A-B截面上的彎矩和扭矩

11、，如何實現。實驗三 偏心拉伸實驗預習要求：4、 預習構件在單向偏心拉伸時，橫截面上的內力分析；5、 復習電測法的不同組橋方法；6、 設計本實驗所需數據記錄表格。一、實驗目的hRaRbbt1測量試件在偏心拉伸時橫截面上的最大正應變；2測定中碳鋼材料的彈性模量E；3測定試件的偏心距e；二、實驗設備與儀器1微機控制電子萬能試驗機；2電阻應變儀；3游標卡尺。三、試件中碳鋼矩形截面試件，（如圖所示）。圖一 試件示意圖截面的名義尺寸為hb = (7.030)mm2 ，。四、實驗原理和方法 試件承受偏心拉伸載荷作用，偏心距為e。在試件某一截面兩側的a點和b點處分別沿試件縱向粘貼應變片Ra和Rb ,則a點和b

12、點的正應變?yōu)椋?a =p +M +t （1） b =p -M +t （2）式中：p軸向拉伸應變 M彎曲正應變t溫度變化產生的應變有分析可知，橫截面上的最大正應變?yōu)椋簃ax=p +M (3)根據單向拉伸虎克定律可知： (4)試件偏心距e的表達式為： (5)圖二 可以通過不同的組橋方式測出上式中的max、p及M，從而進一步求得彈性模量E、最大正應力和偏心距e。1、測最大正應變max 組橋方式見圖二。（1/4橋；2個通道）max =p +M=(p +M +t) -t =a -t (6)圖三2、測拉伸正應變p全橋組橋法（備有兩個溫補片），組橋方式見圖三。 (7)將p代入式（4），即可求得材料的彈性模量

13、E。圖四3、測偏心矩e半橋組橋法，組橋方式見圖四。 (8)將M代入式（5）即得到試件的偏心距e： 為了盡可能減小實驗誤差，實驗采用多次重復加載的方法。可參考如下加載方案：P0=6KN，Pmax=16KN，DP=10KN，N=4。五、實驗步驟1. 設計實驗所需各類數據表格；2. 測量試件尺寸；測量試件三個有效橫截面尺寸，取其平均值作為實驗值 。3. 擬定加載方案；4. 試驗機準備、試件安裝和儀器調整；5. 確定各項要求的組橋方式、接線和設置應變儀參數；6. 檢查及試車；檢查以上步驟完成情況，然后預加一定載荷，再卸載至初載荷以下，以檢查試驗機及應變儀是否處于正常狀態(tài)。7. 進行試驗；將載荷加至初載

14、荷，記下此時應變儀的讀數或將讀數清零。重復加載，每重復一次，記錄一次應變儀的讀數。實驗至少重復四次，如果數據穩(wěn)定，重復性好即可。9. 數據通過后，卸載、關閉電源、拆線并整理所用設備。六、試驗結果處理1 對幾組實驗數據求平均值；2 最大正應變增量 ；3 材料的彈性模量 ；4 求實驗段橫截面上的最大正應力增量；5 試件的偏心距。七、思考題1材料在單向偏心拉伸時，分別有哪些內力存在。2通過全橋法測P和利用P =(max -M)測P，哪種方法測量精度高。光彈性演示實驗一、實驗目的1. 了解平面光彈性法的基本原理，了解光彈性法的主要優(yōu)缺點及其在實驗應力分析中的應用；2. 了解透射式光彈儀的結構，了解平面

15、偏振光場、圓偏振光場、暗場、亮場的光路構成及其在光彈性法中的作用；3. 觀察梁在四點彎曲（純彎曲）時的等差線、等傾線光學圖像，以驗證梁的彎曲理論，加深對理論知識的理解； 4. 觀察中間開有圓孔的板試件在單向拉伸時孔邊等差線光學圖像，加深對應力集中現象的認識，了解孔邊應力集中系數的測定方法。二、實驗儀器設備及試件 圖1 409-2光彈儀 圖2 聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂試件三、實驗原理1、光路構成 圖3 平面偏振光場光路圖(圖像包含等傾線和等差線)圖四 圓偏振光場光路圖（圖像為等差線）2、應力光學定律： （1）式中：d 為光程差，C為模型材料的光學常數(應力光學系數), d為模型厚度。3、平面偏振光場與圓偏振光場1）平面偏振光場布置下經過檢偏鏡后的光強I： （2）（1）時，即， 此時對應得到的黑色條紋為等差線，即光程差相同的點光干涉后匯集成的一條連續(xù)曲線。 （2）時，即或 此時對應得到的黑色條紋為等傾線，即某些點的主應力方向相同并與偏振軸重合（或垂直）干涉后構成的一條連續(xù)黑線。 2）圓偏振光場布置下經過檢偏鏡后的光強I： （3） 時，即， 此時我們只得到等差線。4、暗場與亮場暗場布置我們得到的等差線條紋級數為整數級，亮場布置下得到的為半整數級。四、光學圖像 白光下純彎曲等差線圖像單色光下純彎曲