实验力学实验报告（郑州大学力学实验中心编制）院系：力学与工程科学学院专业：年级：班级：姓名：学号：成绩：评阅老师：目录实验 1 应变计粘贴实验实验 2 薄壁圆管拉弯扭组合变形下的内力测定实验 3 应变计灵敏系数、机械滞后测定实验 4 应变计横向效应系数测定实验 5 动态应变信号采集实验实验 6 建筑力学模型动态应变测定实验7 光弹性实验12实验 1 应变计粘贴实验实验目的：初步掌握常温用电阻应变计的粘贴技术实验设备：常温用电阻应变计、板状拉伸试件、 502 粘结剂（氰基丙烯酸酯粘结剂）、电烙铁、焊锡、焊锡膏等、细砂纸、丙酮、药棉等打磨清洗器材、防潮用硅胶、万用表、 100 伏兆欧表(测绝缘电阻用)、其它辅助器材：直尺、直角尺、划线笔、塑料胶带（滚压应变计用）、接线端子、剥线钳、镊子、剪刀。

小组名单：实验日期： 年 月 日 实验原理：绝大部分金属丝在伸长或缩短时，其电阻值也会增大或减小，这种现象称为电阻应变效应。

设一段长度为L 、初始电阻值为R 的导体，在产生应变LL∆=ε时引起的电阻变化为R ∆，这种规律可用下式表示：εk RR=∆k 为常数，称为金属丝灵敏系数。

丝绕式应变计结构如图，它由敏感栅、粘结剂、基底、引线及覆盖层等5部分组成。

基底材料多为纸基，并以硝化纤维素系粘结剂为制片胶。

原始记录：1. 选片：确定应变计类型，检查丝栅是否平行，有否霉点、锈点、用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。

首先把测点表面用细砂纸沿 45测点表面平整光洁。

然后用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑为止。

然后用划线笔在贴片位置处划出应变计粘贴座标线。

再次进行表面清洗。

3. 贴片：捏住应变片引出线，在应变计的底面涂上薄薄一层胶水，把应变计对准座标线放置在试件上（注意应变计轴线与所划座标线对齐）。

面盖一层塑料膜作为隔层，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，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。

4. 贴片质量检查：轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，否则须重贴。

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，过少则粘结不牢不能准确传递应变。

5. 接线：焊接导线前，先用万用电表检查导线有否断路。

在应变计引出线一端距端头约2mm 处粘贴接线端子板，并将引出线和导线焊在接线端子上，尽量使焊点饱满、整齐、美观。

并对焊接完成的导线进行编号。

6. 通路、绝缘检查：用万用表从导线编号一端检查是否通路。

用兆欧表检查各应变计（一根导线）与试件间的绝缘电阻，应大于 200兆欧为好，如导线不通或绝缘电阻达不到要求，则须进行检查找出原因，直到满足要求为止。

7. 防潮处理：用硅胶覆盖应变计区域，作防潮层，再次检查通路和绝缘。

将测量导线用胶带固定在试件上，防止导线或应变计扯断，再次进行通路、绝缘检查，然后将试件收存好。

数据处理：无数据处理结果分析：纸基应变计能够在常温下正常使用。

纸基丝绕式应变计使用温度范围是-50-60℃。

这种应变计容易受潮，一般都需要采取防潮措施。

34实验 2 薄壁圆管拉弯扭组合变形下的内力测定实验目的：测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别有弯矩、轴力、剪力和扭矩所引起的应力实验设备：弯扭组合实验装置、静态数字电阻应变仪小组名单：实验日期： 年 月 日 实验原理：1、装置如图所示2、测量z M 和T 的电路如图所示0D R 0D RA B C测z M 半桥电路ABCD测T 全桥电路0D R 0B R45-A R45A R45-C R45C R53、测量值与弯矩和轴力之间的关系Mx B D d εεεε2001=-=T C C A A d εεεεεε4454545452=-+-=--Mz z E t D M επ⋅-=32)1(43T E d D T επ⋅-=4)(22原始记录：1、装置尺寸记录E=210GPa μ=0.3 K=2.13 D=40mm t=1.8mm s=260mm l=230mm Ɵ=30°数据处理：1、弯矩理论值与实际值理论值：m N M z ⋅=⋅⋅=837.3923.023200实际值：M N M z⋅=⋅⋅-⋅⋅⋅=-304.3421021132)0364.004.0(102106339π2、轴力理论值与实际值理论值：N T 205.17323200=⋅=实际值：N T 4.1724101524)0364.004.0(102106229=⋅⋅-⋅⋅⋅=-π 结果分析：由实验数据得，在误差允许的范围内，弯矩和轴力的测量结果与理论值是基本吻合的。

6 实验 3 应变计灵敏系数、机械滞后测定实验目的：测量胶基应变计（BX120-5AA ）的灵敏系数和机械滞后实验设备：灵敏系数标定装置、静态应变仪、百分表三点挠度计小组名单：实验日期： 年 月 日 实验原理：1、应变计类似于一段合金丝的性能，在较大范围内，应变计的电阻相对变化率∆R/R 与其敏感栅轴向所产生的应变x ε成正比，即：x K RRε=∆2、在梁的纯弯段内放置一个三点挠度仪，由梁受弯后挠度仪上的千分表读数f 即可计算梁的真实轴向应变x ε：222lfhhf f l fh x ≈++=ε3、实验时一般选用精度较高、经严格校准的电阻应变仪进行实验，将梁上应变计作为工作应变计，和另一个补偿应变计按半桥接入应变仪，并把仪器灵敏系数置于 2.00，经过预调平衡后，进行加载并读取相应的应变读数d ε。

4、有以上各步可求得应变计灵敏系数公式为：xdεε2K =5、使梁产生的实际应变为μεε1000≈x 。

规定一批应变计的抽样率为1%（最少不少于标定时要6片），取其平均值作为同一批应变计的灵敏系数。

7原始记录：分十次加载，每次100个微应变，逐级加载，所得实验数据如下表所示：f/mm0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1d ε 67 178 286 392 500 606 712 819 928 1033 ,1d ε73 181 290 395 503 608 714 820 926 1033 2d ε 46 156 265 371 478 585 692 799 908 1013 ,2d ε55 162 271 376 484 588 695 801 907 1013 3d ε 67 175 282 387 494 598 706 810 918 1022 ,3d ε761822893925006037088139181022Mathcad 所绘机械滞后如下图所示：8数据处理：由以上数据可得：045.2100010221013103332323d 21=++⋅=++⋅=xd d K εεεε室温下，机械滞后为9με结果分析：1、梁仅受到弯矩作用，故三个胶基应变计读书大致相等。

2、三个胶基应变计因多次使用，机械滞后较小。

3、实验过程中发现三个纸基应变计读数相差较大，大致分析为受潮所致。

因此在以后纸基应变计使用过程中应注意防潮。

9实验 4 应变计横向效应系数测定实验目的：测量应变计横向效应系数实验设备：等强度梁、应变仪小组名单：实验日期： 年 月 日 实验原理：应变计的横向效应系数用来表征应变计横向效应的大小，定义为用同一单向应变分别作用于同一应变计的栅宽与栅长方向，前者与后者所得电阻变化率之比称为应变计的横向效应系数，用H 表示，即实验采用四分之一桥路测量，两个应变计分布如图（b ）所示。

εμεεμεεεH L H L K K K RR K K K R R +-==∆-+==∆)()(2d 仪21d 仪1代入L H K K H =得出 1212d d d d H εμεμεε++= 原始记录：1、实验仪器如图R R R R H lh //∆∆=数据处理：代入公式1212d d d d H εμεμεε++=计算，取3.0=μ。

539.01=H 549.02=H 552.03=H 557.04=H549.044321=+++=H H H H H结果分析：1、通过实验结果可以看出，横向效应系数随载荷的增加而增大，但与荷载的增量相比较属于微小量，可以认为横向效应系数不变。

2、本实验采用温度补偿块，应变仪自动消去温度效应的影响，故应变仪读数即为所测应变。

3、此型号应变计横向效应系数较大，使用时应计算横向应变所带来的影响实验 5 动态应变信号采集实验实验目的：了解动态信号数据系统；熟悉Vibsys 软件操作与信号标定、转换等方法。

实验设备：等强度梁动应变测量装置、动态应变仪（BZ2202Z ）、数据采集仪、笔记本电脑、Vibsys 软件小组名单：实验日期： 年 月 日 实验原理：1. 实验采用等强度梁，交变荷载由一端装有偏心质量的可调速的微型直流电机提供。

2. 实验测量的是梁截面某处竖向交变干扰力量引起的最大弯曲应力。

3. Vibsys 软件的基本设计用步骤： （1）连接仪器系统；（2）接通电源，打开计算机，启动程序；（3）示波，调节粗调与微调，将电压信号置于零位。

（4）将旋钮依次置于正校与负校位，给予1000με的微应变，分别记录电压值。

（5）依据电压值计算出标定大小，并建立标定文件。

（6）设置采样频率为1000，采样时间为10s ，给予直流电机某转速，开始采样。

（7）转换标定数据，保存文件，绘制电压与应变的时域图。

（8）把时域数据转化为频域数据，进行傅里叶变换，绘出频域图。

原始记录：标定系数数据如下 应变电压 με1000 1.04mV με1000-0.96mV数据处理：1、计算标定系数：mV mV K /1000/96.004.110001000μεμε=++=3、应变时域图：4、电压频域图：结果分析：1、标定系数在实际测试中应取多组数据来计算，对正校和负校时得到的多组数据用最小二乘法进行直线拟合，斜率即为标定系数。

2、对于不同特性的实验，应选取不同的采样频率和采样时长。

实验 6 建筑力学模型动态应变测定实验目的：掌握结构动态应变的测量方法，并模拟实际楼房在基座激励（如地震）下其弹性元件的动态应变分布情况，与静态应变比较后，便于加深对结构静、动态特性的全面理解。

实验设备：建筑力学模型、动态应变仪、计算机小组名单：实验日期： 年 月 日 实验原理：对建筑模型加载不同频率的震动，通过应变计反馈信号来判定该模型的各阶固有频率。

原始记录：1、在楼房模型各层弹性元件的根部和中部粘贴电阻应变片，温度补偿片粘贴在底座上的专用试件上，各应变片与电阻应变仪电桥盒采用全桥连接。

2、将非接触式电磁激振器用其调整机构调节到距楼房模型第1层3mm 处，力传感器和电涡流位移传感器用其调整机构调离开楼房模型。