【正文】 等工具。 ，溫度補償塊。 、藥棉等清洗器材。 。 。 三、實驗方法和步驟 ：在確定采用那種類型的應變計后，用肉眼或放大鏡檢查絲柵是否平行，有否霉點、銹點、用數(shù)字式萬用表測量各應變 片電阻值，選擇電阻值差在土0． 5 歐姆內的 8~10 枚應變片供粘貼用。 ：為使應變計與被測試件貼得牢 ,對測點表面要進行清潔處理。首先把測點表面用砂輪，銼刀或砂紙打磨；使測點表面平整并使表面光潔度達 6? 。然后用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑為止。然后用劃針在測片位置處劃出應變 計的座標線。打磨好的表面，如暫時不貼片，可涂以凡士林等防止氧化。 如果測量對象為混凝土構件，則須用噴漿方法把表面墊平。然后同樣進行表面打磨清洗等工作。此外，在貼片部位，還得先涂一層隔潮層 ,可采用環(huán) 氧樹脂膠或用鋁箔紙，應變計就貼于隔潮底層上。 ：在測點位置和應變計的底基面上，涂上薄薄一層膠水，一手捏住應變片引出線，把應變計軸線對準座標線 ,上面蓋一層聚乙烯塑料膜作為隔層，用手指在應變計的長度方向滾壓，擠出片下汽泡和多余的膠水，直到應變計與被測物緊密粘合為止。手指保持不動約 1 分鐘后再放開，注意按住時不要使應變片移動，輕輕掀開薄膜檢查有無氣泡、翹曲、脫膠等現(xiàn)象，否則需重貼。注意粘結劑不要 38 用得過多或過少，過多則膠層太厚影響應變片性能，過少則粘結不牢不能準確傳遞應變。 圖 1 應變計的保護 ：應變計粘貼好后應有足夠的粘結強度以保證與試件共同變形。此外，應變計和試件間應有一定的絕緣度，以保證應變讀數(shù)的穩(wěn)定。為此，在貼好片后就需要進行干燥處理，處理方法可以是自然干燥或人工干燥。如氣溫在20℃以上，相對濕度在 55％左右時用 502 膠水粘貼，采用自然干燥即可。人工干燥可用紅外線燈或電吹風進行加熱干燥，烘烤時應適當控制距離，注意應變計的溫度不得超過其允許的最高工作溫度 ,以防應變計底基烘焦損壞。 ：應變計和應變儀之間用導線連接。需根據環(huán)境與試驗的要求選用 導線。通常靜應變測定用雙蕊多股平行線。在有強電磁干擾及動應變測量時，需用屏蔽線。焊接導線前，先用萬用電表檢查導線有否斷路，然后在每根導線的兩端貼上同樣的號碼標簽，避免測點多時造成差錯。在應變計引出線下，貼上膠帶紙，以免應變計引出線與被測試件 (如被測試件是導電體的話 )接觸造成短路。然后把導線與應變計引線焊接在一起，焊接時注意防止假焊。焊完后用萬用電表在導線另一端檢查是否接通。 為防止在導線被拉動時應變計引出線被拉壞，可使用接線端子 ,接線端子相當于接線柱，使用時先用膠水把它粘在應變計引出線前端 ,然后把應變計 引出線及導線分別焊于接線端子的兩端，以保護應變計，如圖 301 所示。 ，為避免膠層吸收空氣中的水份而降低絕緣電阻值，應在應變計接好線并且絕緣電阻達到要求后，立即對應變計進行防潮處理。防潮處理應根據試驗的要求和環(huán)境采用不同的防潮材料。常用的簡易的防潮劑可用 70 704 硅膠。 四 .實驗報告 39 A B C D Ra Rb Rt Rt 圖 22 e Ra Rb b t 圖 21 、接線、檢查等主要實驗步驟。 。 實驗二 偏心拉伸實驗 一、實驗目的 1．測定偏心拉伸試樣材料的彈性模量 E。 2．測定偏心拉伸試樣的偏心距 e。 3．學習組合載荷作用下由內力產生的應變成份分別單獨測量的方法。 二、設備和儀器（同167。 7） 三、試樣 采用圖 21 所示的鋁合金偏心拉伸試樣， Ra 和 Rb 為沿應變方向粘貼的應變片，另外有兩枚粘貼在與試樣材質相同但不受載荷的鋁塊上的應變片，供全橋測量時組橋之用。尺寸 b=24mm， t=5mm。 四、試驗原理 由電測原理知： 1 2 3 4du? ? ? ? ?? ? ? ? （ I7） 式中 du? 為儀器讀數(shù)。從此式看出：相鄰兩臂應變符號相同時，儀器讀數(shù)互相抵銷；應變符號相異時，儀器讀數(shù)絕對值是兩者絕對值之和。相對兩臂應變符 號相同時，儀器讀數(shù)絕對值是兩者絕對值之和；應變符號相異時，儀器讀數(shù)互相抵銷。此性質稱為電橋的加減特性。利用此特性，采取適當?shù)牟计徒M橋，可以將組合載荷作用下各內力產生的應變成份分別單獨測量出來，且減少誤差，提高測量精度。從而計算出相應的應力和內力。 —— 這就是所謂內力 素測定。 圖 21 中 Ra 和 Rb 的應變均由拉伸和彎曲兩種應變成份組成，即 ( ) ( )a F Mb F Mab? ? ?? ? ????? 式中 F? 和 M? 分別為拉伸和彎曲應變的絕對值。 若如圖 22 組橋，則由（ I7）、（ a）和（ b）式得 2du a b F? ? ? ?? ? ? 若如圖 23 組橋，則由（ I7）、（ a） 和（ b）式得 2du a b M? ? ? ?? ? ? 通常將儀器讀出的應變值與待測應變值之比稱為橋臂系數(shù)。故上述兩種組橋A B C Ra Rb 圖 23 40 方法的橋臂系數(shù)均為 2。 為 了 測 定 彈 性 模 量 E ， 可 如 圖 22 組 橋 ， 并 等 增 量 加 載 ， 即0 ( 1 , 2 , , 5 )iF F i F i? ? ?? ?末級載荷 5F 不應使材料超出彈性范圍。初載荷 0F 時應變儀調零，每級加載后記錄儀器讀數(shù) dui? ，用最小二乘法計算出彈性模量 E： 52151iduiiiFE bti?????????? （ 21） 式中 ? 為橋臂系數(shù)。 為了測定偏心距 e，可如圖 23 組橋。初載荷 0F 時應變儀調平衡，載荷增加 F??后。記錄儀器讀數(shù) du? 。據胡克定律得彎曲應力為： ( c ) ( d)duMMMzzEEM F eWW?????? ? ????? 由（ c）及（ d）式得 duzEWe F ?????? （ 22） 五、試驗步驟 1．試驗臺換上拉伸夾具，安裝試樣。 2．力傳感器接線、設置參數(shù)： 將力傳感器的黃、蘭、紅和白四根引線依次接在 0 通道的 A、 B、 C 和 D 端。載荷校正系數(shù)為 ，載荷限值設置 1550N。 3．測彈性模量 E 按圖 22 將有關應變片接入所選通道（注意： B、 B′ 間短接片應脫開）；對所選通道設置參數(shù)（橋路形式應與橋路接線一致，即全橋 —— 代號 0。應變片靈敏系數(shù) K=、應變片電阻 R=120Ω ）；未加載時平衡測力通道和所選測應變通道電橋，然后轉入測量狀態(tài)。每增加載荷 300N，記錄應變讀數(shù) dui? ，共加載五級，然后卸載。再重復測量，共測三次。數(shù)據列表記錄。 4．測偏心距 e 按圖 23 將有關應變片接入所選通道（注意： B、 B′ 間短接片應脫開）。對所選通道設置參數(shù)。未加載時平衡測力通道和所選測應變通道電橋。加載荷 1500N后，記錄應變 du? ，然后卸載。再重復測量，共測三次。數(shù)據列表記錄。 41 5．卸載。試驗臺和儀器回復原狀。 五、試驗結果處理 1．計算彈性模量 E 將三組數(shù)據參考表 21 作初步處理，從中找出線性關系最好的一組。再用這組數(shù)據按公式（ 21）計算 E。計算 步驟列表示出（參考表 22） 表 21 彈性模量 E 數(shù)據列表 i ()i FN? 第一組 第二組 第三組 ()dui? ?? ()dui? ??? ()dui? ?? ()dui? ??? ()dui? ?? ()dui? ??? o 0 0 / 0 / 0 / 1 300 2 600 3 900 4 1200 5 1500 注： 1 ( 1 , 2 , , 5 )dui dui dui i? ? ? ?? ? ? ? 表 22 彈性模量 E 數(shù)據處理列表 b=24mm t=5mm 300FN?? 2?? i ()dui? ?? 2i ()duii? ?? 1 2 3 4 5 ? / 2．計算偏心距 e 將三次測試記錄參考表 23 處理，再按公式（ 22）計算偏心距 e 表 103 偏心距 e 數(shù)據處理列表 b=24mm t=5mm WZ= mm3 ?? 1500FN??? ()du? ?? 1 2 3 平均 42 實驗三 沖擊實驗 在實際工程機械中，有許多構件常受到沖擊載荷的作用 ,機器設計中應力求避免沖擊波負荷 ,但由于結構或運行的特點 ,沖擊負荷難以完全避免，例如內燃機膨脹沖程中氣體爆炸推動活塞和連桿，使活塞和連桿之間發(fā)生沖擊，火車開車、停車時，車輛之間的掛鉤也產生沖擊，在一些工具機中， 卻利用沖擊負荷實現(xiàn)靜負荷難以達到的效果，例如鍛錘、沖擊、鑿巖機等，為了了解材料在沖擊載荷下的性能，我們必須作沖擊實驗。 一、實驗目的 了解沖擊實驗的意義，材料在沖擊載荷作用下所表現(xiàn)的性能 測定低碳鋼和鑄鐵的沖擊韌度值 k? 。 二、實驗設備和儀器 擺式沖擊試驗機、游標卡尺等 三、基本原理 沖擊實驗是研究材料對于動荷抗力的一種實驗，和靜載荷作用不同，由于加載速度快，使材料內的應力驟然提高，變形速度影響了材料的機構性質，所以材料對動載荷作用表現(xiàn)出另一種反應。往 往在靜荷下具有很好塑性性能的材料，在沖擊載荷下會呈現(xiàn)出脆性的性質。 此外在金屬材料的沖擊實驗中，還可以揭示了靜載荷時，不易發(fā)現(xiàn)的某結構特點和工作條件對機械性能的影響（如應力集中，材料內部缺陷，化學成分和加荷時溫度，受力狀態(tài)以及熱處理情況等），因此它在工藝分析比較和科學研究中都具有一定的意義 四、沖擊試件 工程上常用金屬材料的沖擊試件一般在帶缺口槽的矩形試件，做成制品的目的是為了便于揭露各因素對材料在高速變形時的沖擊抗力的影響。并了解試件的破壞方式是塑性滑移還是脆性斷裂。但缺口形狀和試件尺寸對材料的沖 擊韌度 k?值的影響極大，要保證實驗結果能進行比較，試件必須嚴格按照冶金工業(yè)部的部頒布標準制作。故測定 k? 值的沖擊實驗實質上是一種比較性實驗，其沖擊試件形狀如圖所示。 43 10177。177。210177。40177。1177。 圖 31 五、沖擊實驗形式 簡梁式彎曲沖擊實驗 肱梁式彎曲沖擊實驗 拉伸沖擊實驗 簡梁式彎曲沖擊實驗工程中最常用 六、實驗方法與步驟 測量試件尺寸，要測量缺口處的試件尺寸 。 首先了解擺錘沖擊試驗機的構造原理和操作方法，掌握沖擊試驗機的操作規(guī)程，一定要注意安全。 調整沖擊試驗機指針調到“零點”根據試件材料估計所需破壞能量，先空打一次，測定機件間的摩擦消耗功。 將試件裝入在沖擊試驗機上，簡梁式沖擊實驗應使沒有缺口的面朝向擺錘沖擊的一邊，缺口的位置應在兩支座中間，要使缺口和擺錘沖刃對準。將擺錘舉起同空打時的位置，打開鎖桿。使擺錘落下，沖斷試件，然后剎車，讀出試件沖斷時消耗的功，以下式可計算出材料的沖擊韌度值 k? 2k mm mNAW ???? W —— 沖斷試件時所消耗的功 A —— 試件缺口橫截面積 44 圖 32 七、注意事項： 在實驗過程中要特別注意安全，絕對禁止把擺錘舉高后安放試件，當擺錘舉高后，人就離開擺錘擺動的范圍，在放下擺錘之前，應先檢查一下有沒有人還未離開，以免發(fā)生危險。 八、討論題 低碳鋼和鑄鐵在沖擊作用下所呈現(xiàn)的性能是怎樣的？ 材料沖 擊實驗在工程實際中的作用如何？