材料及工程力学（电测部
分）实验指导书
蒋慧 编
桂林电子科技大学
建筑与交通工程学院土木实验室
2014年4月
目 录
第一章 绪 论 ........................................................ 2 §1－1 实验内容 .................................................... 2
§1－2 实验标准、方法和要求 ....................................... 2 第二章 电测应力分析 .................................................... 4
§2－1 概 述 ................................................... 4 §2－2 电阻应变片 ................................................ 4 §2－3 应变电桥 .................................................. 6 §2－4 电阻应变仪 ................................................ 10 §2－5 NH-3材料力多功能组合实验装置 .............................. 22 §2－6 弯曲正应力实验（实验二） .................................. 24 §2－7 等强度梁测定实验（实验三） ................................. 30 §2－8 电阻应变片粘贴技术（开放性实验） .......................... 35 第三章设计性、综合性实验 ............................................... 38
§3－1 概述 ...................................................... 38 §3－2 实验方案的制定 ............................................ 39 §3－3 实验数据与误差分析 ........................................ 40 §3－4 桥路实验（实验四） ........................................ 42 §3－5 弯扭组合的主应力和内力的测试（实验五） .................... 44 §3－6 附录 ..................................................... 46
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第一章 绪 论
§1-1实验内容
材料力学实验，按性质可分为以下四类。
一、测定材料的力学性能，材料的各项机械性能指标都是设计构件的基本参数和依据，而这些参数一般都要通过实验来测定，这类实验包括拉伸、压缩、扭转、冲击等实验。
二、验证理论的实验，将实际问题简化为力学模型，再根据科学的假设，推导出材料力学计算公式是否能推广到工程设计中去应用。必须通过实验来验证，例如弯曲正应力实验就是验证理论的实验。
三、验应力分析。当构件形状和受力复杂时，应力计算并无适用的理论。这时，用电测实验应力分析的方法直接测定构件的应力，便成为有效的方法、实验包括贴片实验、桥路实验、弯扭组合实验。
四、设计性、综合性实验。 “理论是知识，实践也是知识，而且是更重要的知识”。为使学生的知识结构得到调整，使知识向更深层次、更高阶段发展，培养学生的实际动手能力，理论联系实际的能力，工程设计能力，开展设计性实验是很有必要的。实验有桥路实验、弯扭组合实验。
§1-2实验标准、方法和要求
材料的力学性能虽是材料的固有属性，但往往与试件的形状和尺寸，表面加工精度，加载速度、周围环境（温度、介质）等有关，为了使试验结果能互相比较，国家对试样的取材、形状尺寸、加工精度、试验手段和方法以及数据处理等都作了统一规定，这就是国家标准，我国的国家标准的代号是GB。
破坏性试验，考虑到材料质地的不均匀性，应采用多根试样；然后综合多根试样的结果得出材料的性能指标。非破坏性试验，因为要借助于变形放大仪表，为减小测量系统引
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入的误差，一般要多次重复进行，然后综合多次测量的数据得到所需结果。
实验是工程师的基本功训练，实验课前必须与预习实验内容，实验时经教师提问合格才能参加实验。实验要勤于动手，要注意安全，养成工程师的严谨作风。实验数据处理要注意单位和有效数字的运算法则，例F＝12．1914厘米2写成12．2厘米2即可：实验曲线应当根据多数点的所在位置，描绘出光滑的曲线，而不要用直线逐点联成折线；实验结果应进行误差分析，实验报告一定要独立完成，一个好的报告应当数据完整、曲线、图表齐全、计算无误，并有讨论分析。 材力实验报告包括以下几个内容。
一、实验名称；实验日期；班级；实验小组成员及报告人。 二、实验目的。
三、实验设备：应注明机器设备2、仪器的名称、型号、精度及装置简图。 四、试验原理及试验步骤简述。
五、原始数据、实验记录、计算结果及实验曲线。
六、分析及讨论。
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第二章电测应力分析
§2-1 概述
在实验应力分析的多种方法中，电测法应用最广，其主要优点有：
1、测量精度高 电测法利用电阻应变仪测量应变，具有较高的精度，可以分辨数值为一个微应变（1με=10-6）。
2、传感元件小 电测法以电阻应变片为传感元件，它的尺寸可以很小，最小标距可达0.2mm，可粘贴到构件的很小部位上以测取局部应变，利用由电阻应变片组成的应变花，可以测量构件在复杂受力的情况下一点处的应变状态，应变片的质量很小，其惯性影响甚微，故能适应高速转动等动态测量。
3、测量范围广 电阻应变片能适应高温、底温，高液压下，远距离等各种环境下的测量。它不仅能传感静载下的应变，也能传感频率从零至几万赫的动载下的应变，此外，如将电阻应变仪配以预调平衡箱，又可进行多点测量。
当然，电测法也有局限性，例如，一般情况下，只便于构件表面应变的测量，又如在应力集中的部位，若应力梯度很陡，则测量误差较大。
§2-2 电阻应变片
电阻应变片一般由敏感栅、基底和引出线组成（图3-1），常用的电阻应变片有纸基式和箔式两种，电阻应变片的敏感栅一般常温用康铜合金，高温用镍洛合金制作，制作方法是将所用合金轧制成0.003㎜—0.01㎜的箔材，经化学腐蚀处理制成栅状。敏感栅是应变片的主体，主要用来感受变形。使用时将应变片贴在欲测部位上，当试件受力时，敏感栅就与试件在该部位沿敏感栅方向有共同的变形（伸长或缩短），这就引起了敏感栅的电阻发生变化（增大或减小）。
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