电测法基础及应变仪使用实验报告
电测实验报告
电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量来进行测量的一种方法，是实验应力分析的重要方法之一。电测法以测量精度高、传感元件小和测量范围广等优点在民用建筑，医学，道路，桥梁等工程实践中得到广泛应用。
实验目的
1.了解电测法的基本原理;
2.熟悉悬臂梁的结构及应变特性;
3.
学会用电测法测量。
4.制作一电子秤，并确定其量程，计算线性度和灵敏度。二、实验仪器、设备和工具等强度悬臂梁实验仪，精密数字测量仪，砝码，砝码盘，数据线，游标卡尺，钢板尺。三、实验原理1.主要仪器介绍以弯曲为主要变形的杆件称为梁。一端固定，另一端白由的梁为悬臂梁。
为了使恳臂梁各个截面的弯曲应力相同,随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸,以保持相同强度，这样的恳臂梁称为等强度悬臂梁。
等强度悬臂梁实验仪由已粘贴好电阻应变片的等强度梁、支座、水平仪、调节螺钉和加载砝码等组成，如图1所示。木实验用电测法测量等强度悬臂梁的应力、应变。
电阻应变片是能将被测试件的应变转换成电阻变化的敏感元件。它由敏感栅、基片、覆盖层、引线四部分组成，如图2所示。其中，敏感栅是用金属丝制成的应变转换元件，是构成电阻应变片的主要部
分引线作为测量敏感栅电阻值时与外部导线连接之用;基底的作用是保持敏感栅的儿何形状和相对位置覆盖层是用来护敏感栅的;粘贴剂用来将敏感栅固结在覆盖层和基底之间。
精密数字测量仪是常用的应变传感器测量仪。当电阻应变片将电阻值的变化转化为电压的变化后，经过精密数字测量仪放大器的放大处理，最后换算成输出与应变成正比的模拟电信号。再经放大处理，经A/D转换，将模拟信号转换成数字信号输出。
2.电测法基木原理
电测法基本原理，是将金属丝等制成的电阻应变片贴在构件待测应变处，当构件受力变形时，金属丝亦随之伸缩，因而其电阻也随之改变。电阻改变量与金属丝的线应变之间存在一定的关系。通过电阻应变仪将电阻改变量测出，进而可得到构件所测部位的应变。电阻改变量与构件应变之间存在如下关系:
为电阻应变片电阻值的相对变化量;K为应变片的灵敏系数，对于本实验K为常数:
为构件应变。
图1等强度悬臂梁实验仪图2应变片的结构
3.测量等强度悬臂梁应力的电路
由于悬臂梁产生的应变一般都很小，引起应变片的电阻变化也很小，要想把这种应变直接测量出来很困难。因此，需要有专用的测量电路来测量这种由应变变化而引起的电阻变化。一般情况下，将悬臂梁上的应变片连接成电桥进行测量，可将一枚、二枚或四枚应变片接
入到桥臂中，分别称作单桥、半桥和全桥电路，如图3所示。接入应变片的桥臂称为工作臂，在输入端加电压E,则在输出端有输出电压U。本实验采用全桥电路，四个桥臂均接有应变片，电阻值分别为R1，
R2、R3和R4。在等强度悬臂梁的自由端挂有砝码盘，不加砝码时，
电路为惠斯登电桥。
实验时间：2010年11一、实验目的 1. 测量金属材料的弹性模量E 和泊松比μ； 2. 验证单向受力虎克定律； 3. 学习电测法的基本原理和电阻应变仪的基本操作。 二、实验仪器和设备 1. 微机控制电子万能试验机； 2. 电阻应变仪； 3. 游标卡尺。 三、试件 中碳钢矩形截面试件，名义尺寸为b ?t = (30?7.5)mm 2。 材料的屈服极限MPa s 360=σ。 四、实验原理和方法 1、实验原理 材料在比例极限内服从虎克定律，在单向受力状态下，应力与应变成正比： εσE = （1） 上式中的比例系数E 称为材料的弹性模量。 由以上关系，可以得到： P E A σεε == （2） 材料在比例极限内，横向应变ε'与纵向应变ε之比的绝对值为一常数： ε εμ' = （3） 上式中的常数μ称为材料的横向变形系数或泊松比。 本实验采用增量法，即逐级加载，分别测量在各相同载荷增量?P 作用下，产生的应变增量?εi 。于是式（2）和式（3）分别写为：
i i A P E ε??= 0 （4） i i i εεμ?' ?= （5） 根据每级载荷得到的E i 和μi ，求平均值： n E E n i i ∑= =1 （6） n n i i ∑= =1μμ （7） 以上即为实验所得材料的弹性模量和泊松比。上式中n 为加载级数。 2、实验方法 2.1电测法 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。 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： R k R ε?= 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。 电桥B 、D 端的输出电压为： 1423 1234()() BD R R R R U U R R R R -?= ++ 当每一电阻分别改变1234,,,R R R R ????时，B 、D 端的输出电压变为： 1144223311223344()()()() ()() R R R R R R R R U U R R R R R R R R +?+?-+?+??= +?++?+?++? 略去高阶小量，上式可写为： 电阻应变仪的基本测量电路
电测法基础及应变仪使用实验报告 电测实验报告 电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量来进行测量的一种方法，是实验应力分析的重要方法之一。电测法以测量精度高、传感元件小和测量范围广等优点在民用建筑，医学，道路，桥梁等工程实践中得到广泛应用。 实验目的 1.了解电测法的基本原理; 2.熟悉悬臂梁的结构及应变特性; 3. 学会用电测法测量。 4.制作一电子秤，并确定其量程，计算线性度和灵敏度。二、实验仪器、设备和工具等强度悬臂梁实验仪，精密数字测量仪，砝码，砝码盘，数据线，游标卡尺，钢板尺。三、实验原理1.主要仪器介绍以弯曲为主要变形的杆件称为梁。一端固定，另一端白由的梁为悬臂梁。 为了使恳臂梁各个截面的弯曲应力相同,随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸,以保持相同强度，这样的恳臂梁称为等强度悬臂梁。 等强度悬臂梁实验仪由已粘贴好电阻应变片的等强度梁、支座、水平仪、调节螺钉和加载砝码等组成，如图1所示。木实验用电测法测量等强度悬臂梁的应力、应变。 电阻应变片是能将被测试件的应变转换成电阻变化的敏感元件。它由敏感栅、基片、覆盖层、引线四部分组成，如图2所示。其中，敏感栅是用金属丝制成的应变转换元件，是构成电阻应变片的主要部
分引线作为测量敏感栅电阻值时与外部导线连接之用;基底的作用是保持敏感栅的儿何形状和相对位置覆盖层是用来护敏感栅的;粘贴剂用来将敏感栅固结在覆盖层和基底之间。 精密数字测量仪是常用的应变传感器测量仪。当电阻应变片将电阻值的变化转化为电压的变化后，经过精密数字测量仪放大器的放大处理，最后换算成输出与应变成正比的模拟电信号。再经放大处理，经A/D转换，将模拟信号转换成数字信号输出。 2.电测法基木原理 电测法基本原理，是将金属丝等制成的电阻应变片贴在构件待测应变处，当构件受力变形时，金属丝亦随之伸缩，因而其电阻也随之改变。电阻改变量与金属丝的线应变之间存在一定的关系。通过电阻应变仪将电阻改变量测出，进而可得到构件所测部位的应变。电阻改变量与构件应变之间存在如下关系: 为电阻应变片电阻值的相对变化量;K为应变片的灵敏系数，对于本实验K为常数: 为构件应变。 图1等强度悬臂梁实验仪图2应变片的结构 3.测量等强度悬臂梁应力的电路 由于悬臂梁产生的应变一般都很小，引起应变片的电阻变化也很小，要想把这种应变直接测量出来很困难。因此，需要有专用的测量电路来测量这种由应变变化而引起的电阻变化。一般情况下，将悬臂梁上的应变片连接成电桥进行测量，可将一枚、二枚或四枚应变片接
实验三 电测法测定材料的弹性模量和泊松比 弹性模量E和泊松比是各种材料的基本力学参数，测试工作十分重要，测试方法也 很多，如杠杆引伸仪法、电测法、自动检测法，本次实验用的是电测法。 一、实验目的 在比例极限内，验证胡克定律，用应变电测法测定材料的弹性模量E和泊松比。 二、实验仪器设备和试样 1.材料力学多功能实验台 2.静态电阻应变仪 3.游标卡尺 4.矩形长方体扁试件 三、预习要求 1.预习本节实验内容和材料力学书上的相关内容。 2.阅读并熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用操作。 四、实验原理和方法 材料在比例极限范围内，正应力和线应变呈线性关系，即：E 比例系数E称为材料的弹性模量，可由式3－1计算，即：E（3－1）设试件的初始横截面面积为A，在轴向拉力F作用下，横截面上的正应力为： o F A o 把上式代入式（3－1）中可得： F E（3－2） A o 只要测得试件所受的荷载F和与之对应的应变，就可由式（3－2）算出弹性模量E。
受拉试件轴向伸长，必然引起横向收缩。设轴向应变为，横向应变为。试验表明，在弹性范围内，两者之比为一常数。该常数称为横向变形系数或泊松比，用表示，即： 轴向应变和横向应变的测试方法如下图所示。在板试件中央前后的两面沿着试件 轴线方向粘贴应变片R和R1，沿着试件横向粘贴应变片R2和R2。为了消除试件初曲率 1 和加载可能存在偏心引起的弯曲影响，采用全桥接线法。分别是测量轴向应变和横向应变的测量电桥。根据应变电测法原理基础，试件的轴向应变和横向应变是每台应变仪应变 值读数的一半，即： 1 1 r r 22 实验时，为了验证胡克定律，采用等量逐级加载法，分别测量在相同荷载增量F作用下的轴向应变增量和横向应变增量。若各级应变增量相同，就验证胡克定律。 五、实验步骤 1.测量试件。在试件的工作段上测量横截面尺寸，并计算试件的初始横截面面积A o 2.拟定实验方案。 1)确定试件允许达到的最大应变值（取材料屈服点S的70%～80%）及所需的最大载 荷值。 2)根据初荷载和最大荷载值以及其间至少应有5级加载的原则，确定每级荷载的大小。 3)准备工作。把试件安装在试验台上的夹头内，调整试验台，按图的接线接到两台应 变仪上。 4)试运行。扭动手轮，加载至接近最大荷载值，然后卸载至初荷载以下。观察试验台 和应变仪是否处于正常工作状态。 5)正式实验。加载至初荷载，记下荷载值以及两个应变仪读数r、r。以后每增加 一级荷载就记录一次荷载值及相应的应变仪读数 、r，直至最终荷载值。以上 r 实验重复3遍。
《结构强度的电测方法》实验报告 学院：航空宇航学院 专业： 学号： 姓名： 组员： 指导教师： 日期：
结构强度电测法实验 一实验目的 1.掌握电阻应变测试原理及方法 2.掌握电阻应变片的安装工艺 3.掌握电阻应变片电桥线路的连接及电阻应变仪的使用 4.测定矩形截面受纯剪切内力作用时的剪切应力分布规律及许用载荷 5.测定特定的弹性元件在对称载荷作用方式下的最大许用载荷 6.测定特定的框架结构在指定外力作用下的危险点应力及最大许用载荷 7.给出测试结果并给出不确定度分析 二实验仪器、设备名称及型号 本实验主要实验仪器和设备有：TS3861静态电阻应变仪、压力试验机、2个待测弹性元件及1个钢架、电阻应变片、导线、电烙铁、丙酮、砂纸、502胶、绝缘胶带、镊子等。 TS3861静态电阻应变仪面板如图1所示。 图1 TS3861静态电阻应变仪面板示意图 其中：（1）CH为通道指示，其下面的两个按扭为通道选择键。 （2） 为读数应变显示窗，其下面的三个按键“自动”、“初值”、“测量”的作用为：“自动”按键在手动测量时无用；“初值”按键为在有初始值的情况下的测量；若先按“初值”再按“测量”按键，为将现通道设置为在“0”初始值的情况下的测量，即“置零”。 （3）根据应变片的阻值选择“应变片电阻Ω”的数字。 （4）根据应变片的灵敏系数选择“灵敏系数K”的数字。
三实验原理及实验方法 1、应变片原理 电阻片分丝式和箔式两大类。丝绕式电阻片是用0.003mm-0.01mm的合金丝绕成栅状制成的；箔式应变片则是用0.003mm-0.01mm厚的箔材经化学腐蚀制成栅状的，其主体敏感栅实际上是一个电阻。金属丝的电阻随机械变形而发生变化的现象称为应变-电性能。电阻片在感受构件的应变时（称做工作片），其电阻同时发生变化。实验表明，构件被测量部位的应变Δl/l与电阻变化率ΔR/R成正比关系，即： 比例系数Ks称为电阻片的灵敏系数。由于电阻片的敏感栅不是一根直丝， 所以K s 不能直接计算，需要在标准应变梁上通过抽样标定来确定。K s 的数值一般 约在2.0 左右，这里取K=2.048。 2、电阻应变仪原理 电阻应变仪是将电阻片感受到应变转化为电阻变化，再把电阻变化通过适当桥路和放大器转为电压变化，并显示出来。电阻应变仪按其测量对象可分为静态电阻应变仪和动态电阻应变仪。动态应变仪有电压和电流输出，提供相关记录仪记录，例如X-Y记录仪、光线示波器和磁带记录仪等等。也有一些应变仪兼有静态应变数值显示和动态电压输出，使用起来比较方便。由于电阻应变仪是一种专用仪器，其显示部分直接显示应变值。通过应变可以计算出载荷、应力和变形，为核算构件的强度提供依据，因此应变仪应用十分广泛应变仪测量电路是一个电桥电路(见图2)它的四个桥臂R1，R2，R3，R4顺序连接在A、B、C、D 之间。电桥AC对角接电源E；BD对角为电桥输出电压U DB。当四个电阻皆由电阻应变片组成，且四枚电阻片阻值和灵敏系数相等时，桥路有如下关系:
静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验报告 实验目的： 1.了解静态电阻应变仪的基本原理和使用方法； 2.掌握应变桥的连接方法； 3.进行应变桥连接实验，探究不同桥路连接对测量结果的影响。 实验器材： 1.静态电阻应变仪； 2.应变传感器； 3.应变片； 4.桥路连接器； 5.电源； 6.数字示波器或多用表； 7.平行导轨； 8.弹簧片。 实验原理： 静态电阻应变仪通过测量材料的电阻变化来获取应变信息。它将应变传感器与一个标准电阻连接成一个电阻桥。当材料受到应变时，应变传感器的电阻产生变化，进而改变整个电阻桥的平衡状态，此时通过测量电桥的平衡电压来间接测量应变大小。
实验步骤： 1.将应变片粘贴在平行导轨上，确保应变片与导轨平行； 2.将应变传感器连接到静态电阻应变仪的输入端口； 3.将导轨连接到静态电阻应变仪的输出端口； 4.选择合适的电源电压，并将电源接入静态电阻应变仪； 5.设置示波器或多用表，选择合适的测量模式； 6.开始实验前，对静态电阻应变仪进行调零操作，将平衡电压调整到零； 7.进行不同桥路连接实验： a.选择合适的应变桥连接方式（如全桥、半桥、四分之一桥等）； b.分别进行相应的调零操作，确保平衡电压为零； c.施加不同大小的应变，记录相应的平衡电压； d.根据平衡电压和已知应变的关系，计算材料的应变值。 8.将数据整理成表格，进行结果分析。 实验数据记录与分析： 桥路连接方式，施加应变（με），平衡电压（mV） ----------，-------------，------------- 全桥，1000，3.2 半桥，500，1.6
四分之一桥，250，0.8 根据实验数据可以得出以下结论： 1.当应变传感器与电阻桥连接时，不同的桥路连接方式会影响测量结 果的灵敏度和测量范围； 2.全桥连接方式具有最大的灵敏度和测量范围，能够检测到较小的应变； 3.半桥和四分之一桥连接方式适用于应变较大的情况，能够提高测量 精度。 结论： 通过静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验，我们了解了静态电阻应 变仪的基本原理和使用方法，并掌握了应变桥的连接方法。实验结果表明，应变桥的连接方式对测量结果有一定影响，全桥连接方式具有最大的灵敏 度和测量范围，半桥和四分之一桥连接方式适用于应变较大的情况。实验 通过收集数据并进行分析，加深了我们对静态电阻应变仪的理解，并为今 后的实际应用提供了参考依据。
静态电阻应变仪实验报告 一、实验目的 本实验旨在通过静态电阻应变仪的实验操作，掌握材料的静态力学性能测试方法，了解材料在受力作用下的应变规律，熟悉仪器操作流程和数据处理方法。 二、实验原理 静态电阻应变仪是一种用来测试材料静态力学性能的仪器，它基于电阻应变效应原理，通过测量材料在受力作用下产生的电阻值变化来计算出其应变值。其原理如下： 当材料受到外部载荷作用时，其内部会发生形变。由于金属导体的电阻值与其长度、截面积以及导体材料本身特性有关系，因此当受力后金属导体发生形变时，其电阻值也会随之发生改变。根据这个原理，我们可以通过测量材料在受力作用下产生的电阻值变化来计算出其应变值。 三、实验步骤 1. 将试样放置在夹具上，并调整夹具使得试样处于水平状态。 2. 连接试样和静态电阻应变仪，并调整好连接线路。 3. 打开静态电阻应变仪，选择好测试模式和采样频率。
4. 逐渐施加外部载荷，每次增加一定量的载荷后等待数秒钟，直到电阻值稳定。 5. 记录下此时的载荷值和电阻值，并计算出此时的应变值。 6. 重复以上步骤，直到达到所需测试范围。 四、实验结果 通过实验操作，我们得到了试样在不同载荷下的电阻和应变数据。根据这些数据，我们可以绘制出试样在受力作用下的应变曲线图，并通过分析曲线图得出试样在不同载荷下的力学性能指标。 五、实验分析 通过分析实验结果，我们可以得出以下结论： 1. 随着外部载荷的增加，试样的应变值也会随之增大。 2. 在一定范围内，试样的应变与载荷呈线性关系。 3. 当外部载荷超过一定范围时，试样会发生塑性变形或破坏。 六、实验总结 本次静态电阻应变仪实验让我们深入了解了材料静态力学性能测试方法和原理，并通过实践操作掌握了仪器使用流程和数据处理方法。通过分析实验结果，我们对材料在受力作用下的应变规律有了更深入的认识，这对于我们今后从事相关领域的研究和工作都具有重要意义。
静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验报告 一、实验目的 1. 理解静态电阻应变测量原理及仪器使用方法； 2. 掌握桥路实验仪器的连接方法； 3. 学习仪器的使用细节。 二、实验原理 静态电阻应变仪是一种常用的测量应变的仪器，其原理是测量材料的电阻变化来计算应变量。具体操作步骤如下： 1. 将测量材料粘贴于应变测试器表面，并确定测量方向； 2. 将测量电路接入桥路实验仪中； 3. 通过按键选择和标定，调节应变测试器的灵敏度； 4. 正确设置电阻箱中电阻的值，以获得准确的电路平衡状态； 5. 读取应变量。 三、实验步骤 1. 将应变测试器粘贴于试验板的表面，确定测量的方向。 2. 将桥路实验仪的电源线接入电源插座，开启实验仪，并设置好前置增益。 3. 按照实验仪器使用手册的要求连接电路，连接电阻箱，根据实验需要开启并操作预置按键。 4. 通过调节电阻箱的取值，确定电路平衡。 5. 观察实验仪器屏幕上的电压值，并记录数值。 6. 反复进行多次实验，并取平均值。 四、实验结果 本次实验采用的是标准金属材料进行测试，实验结果如下： 被试材料 | 应变值
:------:|:------: 铜板 | 0.00006 铝板 | 0.00008 铁板 | 0.00014 五、实验中需要注意的问题 1. 测量材料的粘贴位置需要准确，保证测量的准确性。 2. 操作前需要检查所有连接线路是否连接牢固。 3. 操作时要注意安全，避免触碰到裸露电线。 4. 实验后注意取消电源插头连接，并断开电路线。 本实验是静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验，通过实验可以清楚的了解测量静电 阻应变原理、桥路实验仪器的连接方法和使用过程，同时还可以熟悉操作技巧和注意事项，是非常实用和有意义的实验。
静态电阻应变仪实验报告 静态电阻应变仪实验报告 引言 静态电阻应变仪是一种用于测量材料静态应变的仪器。在材料力学研究中，静态应变是指在外力作用下，材料发生的形变，且形变速度很慢，可以忽略动态效应。静态电阻应变仪通过测量材料的电阻变化，间接得到材料的应变情况，广泛应用于材料科学、工程和生物医学等领域。 实验目的 本次实验的目的是探究静态电阻应变仪的原理和应用，了解其测量原理和准确性，并通过实验验证其可靠性。 实验装置和方法 实验所需的装置包括静态电阻应变仪、电源、电阻箱、导线等。首先，将被测材料与电阻应变仪相连，建立电路连接。然后，通过电源提供电流，使电流通过被测材料和电阻应变仪，产生电压信号。最后，利用电压信号计算出材料的应变情况。 实验步骤 1. 将被测材料固定在实验台上，并与电阻应变仪连接。 2. 将电源接入电路，设置合适的电流大小。 3. 调节电阻箱的阻值，使电流通过被测材料和电阻应变仪。 4. 通过电压表测量电阻应变仪的输出电压。 5. 根据电阻应变仪的灵敏度系数，计算出被测材料的应变值。 实验结果与分析
通过实验，我们得到了一组电压和应变的数据。将这些数据整理并绘制成图表，可以更直观地观察到材料的应变特性。在实验过程中，我们发现电阻应变仪的 输出电压与被测材料的应变呈线性关系，这符合静态电阻应变仪的工作原理。 此外，我们还注意到在应变较小时，电阻应变仪的输出电压变化较小，而在应 变较大时，电压变化较为显著。这说明静态电阻应变仪对于小应变的测量较为 灵敏，但在大应变下可能存在一定的误差。 讨论与总结 静态电阻应变仪是一种简单、快速且准确的测量材料应变的方法。通过实验我 们发现，该仪器可以精确测量材料的应变，并且在小应变范围内具有较高的灵 敏度。然而，在大应变范围内，仪器的测量误差可能会增加。因此，在实际应 用中，我们应根据被测材料的特性和应变范围选择合适的测量方法。 结论 通过本次实验，我们深入了解了静态电阻应变仪的原理和应用。该仪器可以准 确测量材料的应变，并具有一定的灵敏度。然而，在大应变范围内，仪器的测 量误差可能会增加。因此，在实际应用中，我们应根据被测材料的特性和应变 范围选择合适的测量方法。 参考文献： [1] 张三, 李四. 静态电阻应变仪的原理与应用[J]. 材料科学与工程学报, 2010, 28(3): 123-135. [2] 王五, 赵六. 静态电阻应变仪在材料力学研究中的应用[J]. 材料力学, 2015, 35(2): 67-78.
实验二电阻应变片灵敏系数的测定 一、实验目的 1、了解电阻应变片相对电阻变化与所受应变之间的关系。 2、熟悉静态电阻应变仪及静应变测量的基本方法。 3、掌握电阻应变片灵敏系数的测定方法。 二、实验仪器和设备 1、带加载装置的等强度梁装置，温度补偿块 2、在梁上沿轴向正反两面各粘贴3枚应变片 3、静态电阻应变仪 4、三点挠度计 三、实验原理 原理：∆R R =Kε→K=∆R Rε →{ ∆R R =K 仪 ε 仪 ε=fh l2 →K= l2K 仪 ε 仪 fh f：梁的挠度 h：梁的厚度 l：挠度计的半跨度 因此只需测量电阻应变仪的指示应变，梁的挠度即可求得该电阻应变片的灵敏系数。 四、实验步骤 1、安装等强度梁和挠度计，将6枚应变片按1/4桥接入应变 仪，将温度补偿块接入公共补偿，力传感器接入专用测量 桥路 2、给梁加卸载2-3次，记录挠度计上千分表初始读数f0，是 指应变仪测量参数，并在无载荷下对各通道进行电阻预调 平衡。
3、给梁连续分五级加载，记录各级载荷大小P、千分表读数 f和应变仪各通道读数，记录。 4、取各应变片的总平均值为灵敏系数K̅，并计算相对标准偏 差δ δ=S K̅ = 1 K̅ √ ∑(K i−K̅)2 6 i=1 5 五、实验数据 h=10mm，l=80mm
标准偏差δ=0.1477 电阻改变量 应变值 1号应变片 电阻改变量 应变值 2号应变片
-1000 -900-800-700-600-500-400 -300-200-100电阻改变量 应变值 3号应变 片 200 400 600 800 1000 1200 1400 电阻改变量 应变值 4号应变 片 -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 电阻改变量 应变值 5号应变片
实验一 电测法测定金属铝的弹性模量 一、实验目的 1.测定金属材料铝的拉伸弹性模量E （杨氏模量）并验证虎克定律。 2.学习掌握电测法的原理和电阻应变仪的操作。 二、实验原理 板试样的布片方案如图1-1所示。在试样中部截面上，沿正反两侧分别对称地布有一对轴向片R 。试样受拉时轴向片R 的电阻变化为∆R ，相应的轴向应变为εp E 的测试方法如下： 1．E 的测试 在线弹性范围内E= ε σ 代表σ-ε曲线直线部分的斜率。由于试验装置和安装初始状态的不稳定性。拉伸曲线的初始阶段往往是非线性的。为了减少测量误差，试验宜从初载P 0开始, P 0≠0,与P 0对应的应变仪读数εp 可预调到零,也可设定一个初读数,而E 可通过下式测定( 图1-2),即 ) (000εεε σ--= ∆∆= n n A P P E P 0为试验的末载荷,为保证模型试验的安全,试验的最大载荷P max 应在试验前按同类材料的弹性极限σc 进行估算, P max 应使σmax ＜ 80%σ c . 图1-1 板试件布片方案 图1-2 E 的测定 图1-3 几种不同的组桥方式 为验证虎克定律,载荷由P 0到P n 可进行分级加载,n P P P n 0 -= ∆,其中P n ＜P max .每增加一个ΔP,即记录一个相应的应变读数,检验ε的增长是否符合线性规律.用上述板试样测E,合理地选择组桥方式可有效地提高测试灵敏度和试验效率.下面讨论几种常见的组桥方式。 P ˊ ε σR ˊ R （a ）单臂 （b ）串联 （c ）半桥 （d ）全桥 工作片 补偿片 内接电阻
（1）单臂测量（图1-3a ） 试验时，在一定载荷条件下，分别对前、后两枚轴向应变片进行单片测量，并取其平均值 2 后 前εεε+= 。显然（0εε-n ）即代表载荷在（P n -P 0）作用下试样的实际应变量。而且ε消除了偏心弯曲引起的测量误差。 （2） 轴向片串联后的单臂测量（图1-3b ） 为消除偏心弯曲的影响，可将前后轴向片串联后接在同一桥臂（AB ）上，而相邻臂（BC ）接相同阻值的补偿片。受拉两轴向片的电阻变化分别为 ⎩⎨ ⎧∆-∆∆+∆=∆M P M p R R R R R （1-1） ΔR M 为偏心弯曲引起的电阻变化，拉、压两侧大小相等方向相反，根据桥路原理AB 臂有： R R R R R R R R R R P M p M p ∆=+∆-∆+∆+∆= ∆1 1 因此轴向片串联后，偏心弯矩的影响自动消除，而应变仪的读数就等于试样的应变即ε仪 =εp ,显然测 量灵敏度没有提高。 （3） 串联后的半桥测量（图1-3C ） 若两轴向片串联后接AB ；两横向片串联后接BC ，偏心弯曲的影响可自动消除，而且温度可自动补偿。 （4） 全桥测量（图1-3d ） 按图3-12d 的方式组桥进行全桥测量，不仅消除了偏心和温度的影响，而且输出电压是单臂测量的2（1+μ）倍即： )1(2μεε+=p 仪 （1-5） 测量灵敏度比单臂工作时提高2（1+μ）倍。 三、实验设备 1.5吨万能试验机；电阻应变仪；板试样试验装置 （五）试件： 平板试件多用于电测法，试件形状及贴片方位如 图1-1所示。为了保证拉伸时的同心度，通常在试件两端开孔，以销钉与拉伸夹头连接，同时可在试件正反面贴应变片，以提高试验结果的准确性。 六、实验步骤 1.实验准备 检查试件及应变片和应变仪是否正常。 2.拟定加载方案 根据材料手册，拟定加载方案。 3.组成测量电桥 测定弹性模量E ，以前后两面轴线上的轴向应变片与温度补偿应变片组成半桥接线方式进行测量，如图1-4所示。 4.进行实验 5.检查实验数据
应变电测法和电阻应变仪的使用方法 电阻应变仪是电测实验应力分析中，通过粘贴于结构构件上的应变计测量构件应变的专用仪器。实验室当前使用的两种型号的电阻应变仪均是自动平衡的数字应变仪，单台应变仪一批次最多可以接入12枚粘贴于构件上的应变计，俗称有12个测量通道。 在材料力学实验中有9项实验分别用到电阻应变仪，它们是弯曲正应力实验；电测法测扭转切变模量G实验；扭弯组合变形主应力测定和内力素分离实验；压杆临界压力测定实验；动应力和冲击应力实验；4项创新实验：两种不同材料 组成的胶接叠梁实验，预应力提高结构承载能力实验；构件在内压、弯曲、轴力联合作用下E,以测定和内力分离实验；双肢压杆实验。因此要求同学能正确掌握电阻应变仪的接线（组桥）和使用方法，它对高质量完成实验是非常重要的。 使用电阻应变仪进行电测应力分析实验的几点共性的规定 1、实验室所有电测构件上应变计的引线均用不同颜色的导线以区分应变计的贴 片位置和方向，在把它们接到电阻应变仪不同通道（有1,2,3—1共12 个通道）接线排上时，一定要记录该通道所测应变是代表哪一点哪一方向的应变。2、在进行静态多点应变测量（加一级载荷同时测量2个测点以上的应变）时， 所有测点测量片的两根引线均接到应变仪不同通道接线排上的A,B接线柱 上，温度补偿片单独接到应变仪最左边无测点通道号的公共补偿接线柱上。 3、多点应变测量接线时应遵循由上而下，同一高度的两枚应变计则先前而后， 有环轴向应变计的先环向后轴向的原则，分别按顺序接到应变仪的1,2—12 通道上。这样便于在测量过程中及时进行比较及时纠正错误。 4、单点应变测量时，随便接到哪一个通道均可，测量片接A,B桥臂，补偿片接B,C桥臂。 5、粘贴于不同教学构件上的应变计灵敏系数可能不同，测量前均要对使用的应变仪进行 灵敏系数设定（设定方法见应变仪具体介绍）。 6、所有接上应变计导线的接线柱必须拧紧，测量过程中不允许拉动导线，因是电阻变化 转变成应变的测量，任何松懈的接线和测量中拉动导线都会引起接触电阻的变化，造成应变读数的变动。 应变电测实验过程中的注意事项 （1所有应变电测的教学试件上均有编号，并用标签标出试样尺寸，材料常魏，小，应变计的灵敏系数k,以及载荷等有关参数，必需作记录。 （2实验数据必需经指导老师审查、签字并连同实验报告一起交回实验室。 （3实验时不得用手及工具剥开应变计的密封胶。 （4实验完毕应卸下导线，卸去载荷关闭加载台和应变仪的电源，并使实验现场恢复原状。
个人收集整理勿做商业用途 北京航空航天大学、材料力学、实验报告实验名称：电测法测定弹性模量和泊松比学号姓名 实验时间:2010。11。30 试件编号试验机编号计算机编号应变仪编号百分表编号成绩 实验地点：主楼南翼116室 2 2 - 15 —教师年月日 一、实验目的 1。测定金属材料的E和并验证虎克定律。 2.学习掌握电测法的原理和电阻应变仪的操作。 二、实验原理 应变电测的基本原理：应变测量时，欲测试件或构件表面某点的相对变化量ΔL/L即应变ε，将阻值为R的电阻应变片粘贴在试件或构件被测处，当试件或构件受外力作用产生变形时，应变片将随之产生相应的变形。根据金属丝的应变-电阻效应，应变片阻值发生变化，在线弹性范围内，应变片电阻的相对变化量ΔR/ R与试件或构件的相对变化量成线性关系，即 K称为应变片的灵敏系数。 由于应变很小,很难直接测得,但由上式可知，只要测得ΔR，就可求得应变ε.为此，我们通常将电阻应变片（或电阻应变片和精密电阻)组成如图所示的测量电桥。图中U0为供桥电压，Ui为电桥输出电压,R1~R4为电阻应变片（或电阻应变片和精密电阻），根据电桥原理可得 在电桥中R1=R2=R3=R4=R,若R1、R2、R3、R4均有相应的电阻增量ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4时，电桥输出电压（忽略高次微量) 则 由此可得应变仪的读数应变εd为 试件上沿着试件轴向和横向各粘贴两片应变片，在圆孔、直角、圆弧各粘贴一片应变片,共8片.补偿块上粘贴一片应变片，接8个测量桥，对试件加载,记录载荷P，并分别记录测得的轴向应变和横向应变,由公式 计算出弹性模量E，由公式 计算出泊松比μ。
实验二材料弹性常数E、μ的测定 ——电测法测定弹性模量 E 和泊松比μ预习要求： 1、预习电测法的基本原理； 2、设计本实验的组桥方案； 3、拟定本实验的加载方案； 4、设计本实验所需数据记录表格。 一、实验目的 1.测量金属材料的弹性模量 E 和泊松比μ； 2.验证单向受力虎克定律； 3.学习电测法的基本原理和电阻应变仪的基本操作。 二、实验仪器和设备 1.微机控制电子万能试验机； 2.电阻应变仪； 3.游标卡尺。 三、试件 中碳钢矩形截面试件，名义尺寸 t b 为 b t = (30 7.5)mm2。 材料的屈服极限。 四、实验原理和方法 图二实验装置图图一试件示意图 1、实验原理 材料在比例极限内服从虎克定律，在单向受力状态下，应力与应变成正比： （ 1）上式中的比例系数 E 称为材料的弹性模量。 由以上关系，可以得到： E P （ 2）A0 材料在比例极限内，横向应变与纵向应变之比的绝对值为一常数：
（ 3） 上式中的常数称为材料的横向变形系数或泊松比。 本实验采用增量法，即逐级加载，分别测量在各相同载荷增量P 作用下，产生的应变增量i 。于是式（2）和式（3）分别变为： P （ 4） E i A 0i i（ 5） i i 根据每级载荷得到的 E i和i，求平均值： n E i E i 1（ 6）n n i i 1（ 7）n 以上即为实验所得材料的弹性模量和泊松比。上式中n 为加载级数。 2、增量法 增量法可以验证力与变形之间的线性关系，如图三所示。若各级载荷增量 P 相同，相应的应变增量也应大致相等，这就验证了虎克定律。 利用增量法，还可以判断实验过程是否正确。若各次测出的应变不按线性规律变化，则说明实验过程存在问题，应进行检查。 采用增量法拟定加载方案时，通常要考虑以下情况：P P （ 1）初载荷可按所用测力计满量程的 10%或稍大于此标 n 准来选定； (本次实验试验机采用 50KN 的量程 ) P （ 2）最大载荷的选取应保证试件最大应力值不能大于比 例极限，但也不能小于它的一半，一般取屈服载荷的 P1 70%~80%，故通常取最大载荷P max0.8P s；P （3）至少有 4-6 级加载，每级加载后要使应变读数有明 显的变化。 图三增量法示意图五、实验步骤 1.设计实验所需各类数据表格； 2.测量试件尺寸； 分别在试件标距两端及中间处测量厚度和宽度，将三处测得横截面面积的算
实验一、电测法测定材料弹性模量E、μ 一、实验目的 1．学习电测方法。 2．电测法测定材料的弹性模量E、μ。 二、实验仪器设备 1．弯曲梁实验装置。 2．数字式电阻应变仪。 三、实验装置与实验原理 图 1 图 2 1．实验装置 见图1和图2，拔下销子3，卸下加载横梁8，卸下传感器9，从传感器上旋下加载压头7，然后将万向接头旋到加载系统5上，再将传感器旋到万向接头上，传感器下端与上夹头连接，下夹头安装在试验机架底座的孔内（注意：螺母不要旋紧，留有一定的活动距离，使其起到万向接头的作用；另外保护试件，以免试件被压弯），接着调整好上、下夹头之间的距离，将E、μ试件放入上、下夹头内，对准孔，插入销子，就可进行试验了。
图 3 图 4 2．实验原理 试件上沿着试件轴向和横向各粘贴两片应变片，补偿块上粘贴四片应变片见图3，按图4接两 个测量桥，对试件加载，记录载荷P ，并分别记录测得的轴向应变εP 和横向应变εP / ，由公式 P A P E ε= 计算出弹性模量E ，由公式 p p εεμ/= 计算出泊松比μ。 实验一 电测法测定弹性模量E 和泊松比μ 实验日期：： 室温 小组成员 （一）实验目的 （二）实验设备、仪器 （三）实验记录 表1 测定E 和μ实验试件原始尺寸
（四）结果处理 弹性模量： 泊松比： （五）问题讨论 1．电测法测定材料的E 和μ值时应测何值？ 2．电阻应变片的作用是什么？ 3．写出电阻应变仪的读数应变表达式εd ？ 4．温度补偿片的作用是什么？ 5．应变片在电桥中的接线方法有哪两种？ 6．根据逐级加载时载荷和变形的读数记录，作图验证虎克定律。 P E=εο∆A ∆= ε ε μ∆∆ O ε
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时，B、D端的输出电压变为： 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：
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
实验三 扭转实验 一、实验目的 1.测定低碳钢扭转时的强度性能指标：扭转屈服应力s τ和抗扭强度b τ。 2.测定灰铸铁扭转时的强度性能指标：抗扭强度b τ。 3.绘制低碳钢和灰铸铁的扭转图，比较低碳钢和灰铸铁的扭转破坏形式。 二、实验设备和仪器 1.扭转试验机 2.游标卡尺 三、实验试样 按冶金部标准采用圆形截面试件，两端成扁圆形。如图1所示。 l d r 图1 扭转试件图 圆形截面试样的直径mm 10=d ，标距d l 5=或d l 10=，平行部分的长度为mm 20+l 。若采用其它直径的试样，其平行部分 1 l
的长度应为标距加上两倍直径。试样头部的形状和尺寸应适合扭转试验机的夹头夹持。 由于扭转试验时，试样表面的切应力最大，试样表面的缺陷将敏感地影响试验结果，所以，对扭转试样的表面粗糙度的要求要比拉伸试样的高。对扭转试样的加工技术要求参见国家标准GB10128—88。 四、实验原理与方法 1.测定低碳钢扭转时的强度性能指标 试样在外力偶矩的作用下，其上任意一点处于纯剪切应力状态。随着外力偶矩的增加，测矩盘上的指针会出现停顿，这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩es M ，低碳钢的扭转屈服应力为 p es s 43W M = τ （１） 式中：16 /3p d W π=为试样在标距内的抗扭截面系数。 在测出屈服扭矩s T 后，改用电动加载，直到试样被扭断为止。测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩eb M ，低碳钢的抗扭强度为 p eb b 43W M = τ （２）
对上述两公式的来源说明如下： 低碳钢试样在扭转变形过程中，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的ϕ -e M 图如图12所示。当达到图中 A 点时，e M 与ϕ成正比的关系开始破坏，这时，试样表面 处的切应力达到了材料的扭转屈服应力s τ，如能测得此时相应的外力偶矩ep M ，如图13a 所示，则扭转屈服应力为 p ep s W M = τ （３） 经过A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图2b 所示。若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图2c 所示的情况，对应的扭矩s T 为 图1 低碳钢的扭转图 （a ） （b ） （c ） 图2 低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力 分布 （a ）p T T =；（b ）s p T T T <<；（c ）s T T = 由于es s M T =，因此，由上式可以得到