【正文】 花”圖 8 一 3 即為常見的“直角應(yīng)變花”。 圖 8— 2 圖 8— 3 本實驗以圖 8 一 1 所示空心圓軸為測量對象一端固定，另一端裝一固定橫桿，軸與桿的軸線彼此垂直，并且位于水平之內(nèi)。由扭 — 彎組合理論可知， A— A 截面的上表面 A 點的應(yīng)力狀態(tài)。 四、實驗步驟 試件準(zhǔn)備 測量空心圓軸的內(nèi)、外直徑 D 及 d 長度 L 及 1，見圖 81，擬定加載方案。 進(jìn)行實驗 根據(jù)加載方案，逐級加載，逐級逐點測量并記錄測得數(shù)據(jù)，測量完畢，卸載。 五、實驗結(jié)果的處理 將整理后的實驗數(shù)據(jù)填寫在試驗報告的“試驗記錄”一欄中。 33 實驗七 壓桿穩(wěn)定實驗 一 、 實驗?zāi)康? 1. 觀察和了解細(xì)長桿軸向受壓時喪失穩(wěn)定的現(xiàn)象 . 2. 用電測法確定兩端鉸支壓桿的臨界載荷 crP ,并與理論計算的結(jié)果進(jìn)行比較 . 二 、 實驗原理 根據(jù)歐拉小撓度理論，對于兩端鉸支的大柔度桿（低碳鋼λ≥λ p=100），壓桿保持直線平衡最大的載荷，保持曲線平衡最小載荷即為臨界載荷 crP ，按照歐拉公式可得： 22)( lEIPcr ??? 式中， E材料的彈性模量 。 L壓桿長度 。當(dāng) P 接近 crP 時，雖然 P 增加很慢，而δ卻迅速增大，如 OA’ B’。 若令桿件軸線為 x 坐標(biāo)軸，桿件下端為坐標(biāo)軸原點，則在ｘ＝ 2L 處橫截面上的內(nèi)力如 圖 (a)為： 2/LxM? = ?P PN ?? 壓桿穩(wěn)定實驗指導(dǎo)書 橫截面上的應(yīng)力為 AP??? 177。桿上測點處的正應(yīng)力為： 2EE ds????? 由彎矩產(chǎn)生的測點處的正應(yīng)力可表達(dá)為： IMt 2/?? = IPt 2/? 所以 IPt 2/? = 2dsE? 即 2/t? dsPEI?2? 35 由上式可見，在一定的荷載 P 作用下，應(yīng)變儀讀數(shù) ds? 的大小反映了壓桿撓度δ的大小。這只要在壓桿中間截面兩邊貼上電阻應(yīng)變片 [ 圖 — (a) ]按互補償半橋接法接到應(yīng)變儀上，隨著荷載 P 的增加測得相應(yīng)的應(yīng)變值ε，繪得 Pε曲線 [ 圖 (b)]，根據(jù)試驗曲線作漸近線即得臨界載荷 crP 。 2．壓桿試件。 4．游標(biāo)卡尺及鋼皮尺。量取截面尺寸時至少要沿長度方向量三個截面，取其平均值 . 2．計算試件的臨界載荷 crP ，擬定分級加載方案 . 3．安裝試件 . 36 4．將電阻應(yīng)變片接入電阻應(yīng)變儀，按電阻應(yīng)變儀操作規(guī)程，調(diào)整儀器及“零”位 . 5．分級加載，每加一 級載荷，記錄一次應(yīng)變值，當(dāng)應(yīng)變突然變得很大時，停止加載 .重復(fù)試驗 2~3 次 . 6．測畢，取下試件，整理現(xiàn)場 . 7．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制 Pε曲線，作曲線的漸近線確定臨界載荷 Pcr 值 . 五 、 注意事項 由于采用杠桿加載，砝碼盤上所加的荷載令其為 P*，則試件上所受的荷載 P等于 P*乘以杠桿比 H,加上支座自重（ ） .可先繪制 P*ε曲線，得到 P*cr 值，然后再換算到 crP 值 . 為了保證試件和試件上所貼的電阻應(yīng)變片都不損壞，可以反復(fù)使用，故本試驗要求試件的彎曲變形不可過大，應(yīng)變讀數(shù)控制在 1500?? 左 右 . 加載時，砝碼輕取輕放，嚴(yán)禁用手隨意撳壓加力桿和試件，不允許拿走和旋轉(zhuǎn)限位桿 . 六 、 預(yù)習(xí)要求 復(fù)習(xí)有關(guān)理論，明確臨界載荷的意義，了解其測試方法 . 試驗中應(yīng)記錄哪些數(shù)據(jù)？如何選取載荷增量？在接近 crP 值時要注意什么？ 七、 問題討論 歐拉公式的應(yīng)用范圍 . 本試驗裝置與理想情況有何不同？ 試驗誤差分析 . 37 二、綜合實驗 實驗一 粘貼電阻應(yīng)變片實驗 一、實驗?zāi)康? 。 二、實驗設(shè)備和器材 ，每小組一包 20 枚。 粘結(jié)劑（氰基丙烯酸酯粘結(jié)劑）。 ，溫度補償塊。 。 三、實驗方法和步驟 ：在確定采用那種類型的應(yīng)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(yīng)變 片電阻值，選擇電阻值差在土0． 5 歐姆內(nèi)的 8~10 枚應(yīng)變片供粘貼用。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(dá) 6? 。然后用劃針在測片位置處劃出應(yīng)變 計的座標(biāo)線。 如果測量對象為混凝土構(gòu)件，則須用噴漿方法把表面墊平。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(yīng)變計就貼于隔潮底層上。手指保持不動約 1 分鐘后再放開，注意按住時不要使應(yīng)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。 圖 1 應(yīng)變計的保護(hù) ：應(yīng)變計粘貼好后應(yīng)有足夠的粘結(jié)強度以保證與試件共同變形。為此，在貼好片后就需要進(jìn)行干燥處理，處理方法可以是自然干燥或人工干燥。人工干燥可用紅外線燈或電吹風(fēng)進(jìn)行加熱干燥，烘烤時應(yīng)適當(dāng)控制距離，注意應(yīng)變計的溫度不得超過其允許的最高工作溫度 ,以防應(yīng)變計底基烘焦損壞。需根據(jù)環(huán)境與試驗的要求選用 導(dǎo)線。在有強電磁干擾及動應(yīng)變測量時，需用屏蔽線。在應(yīng)變計引出線下，貼上膠帶紙，以免應(yīng)變計引出線與被測試件 (如被測試件是導(dǎo)電體的話 )接觸造成短路。焊完后用萬用電表在導(dǎo)線另一端檢查是否接通。 ，為避免膠層吸收空氣中的水份而降低絕緣電阻值，應(yīng)在應(yīng)變計接好線并且絕緣電阻達(dá)到要求后，立即對應(yīng)變計進(jìn)行防潮處理。常用的簡易的防潮劑可用 70 704 硅膠。 。 2．測定偏心拉伸試樣的偏心距 e。 二、設(shè)備和儀器（同167。尺寸 b=24mm， t=5mm。從此式看出：相鄰兩臂應(yīng)變符號相同時，儀器讀數(shù)互相抵銷；應(yīng)變符號相異時，儀器讀數(shù)絕對值是兩者絕對值之和。此性質(zhì)稱為電橋的加減特性。從而計算出相應(yīng)的應(yīng)力和內(nèi)力。 圖 21 中 Ra 和 Rb 的應(yīng)變均由拉伸和彎曲兩種應(yīng)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(yīng)變的絕對值。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。初載荷 0F 時應(yīng)變儀調(diào)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)。初載荷 0F 時應(yīng)變儀調(diào)平衡，載荷增加 F??后。據(jù)胡克定律得彎曲應(yīng)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。載荷校正系數(shù)為 ，載荷限值設(shè)置 1550N。應(yīng)變片靈敏系數(shù) K=、應(yīng)變片電阻 R=120Ω ）；未加載時平衡測力通道和所選測應(yīng)變通道電橋，然后轉(zhuǎn)入測量狀態(tài)。再重復(fù)測量，共測三次。 4．測偏心距 e 按圖 23 將有關(guān)應(yīng)變片接入所選通道（注意： B、 B′ 間短接片應(yīng)脫開）。未加載時平衡測力通道和所選測應(yīng)變通道電橋。再重復(fù)測量，共測三次。 41 5．卸載。 五、試驗結(jié)果處理 1．計算彈性模量 E 將三組數(shù)據(jù)參考表 21 作初步處理，從中找出線性關(guān)系最好的一組。計算 步驟列表示出（參考表 22） 表 21 彈性模量 E 數(shù)據(jù)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(jù)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(jù)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(gòu)件常受到?jīng)_擊載荷的作用 ,機器設(shè)計中應(yīng)力求避免沖擊波負(fù)荷 ,但由于結(jié)構(gòu)或運行的特點 ,沖擊負(fù)荷難以完全避免，例如內(nèi)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(chǎn)生沖擊，在一些工具機中， 卻利用沖擊負(fù)荷實現(xiàn)靜負(fù)荷難以達(dá)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。 二、實驗設(shè)備和儀器 擺式?jīng)_擊試驗機、游標(biāo)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(nèi)的應(yīng)力驟然提高，變形速度影響了材料的機構(gòu)性質(zhì)，所以材料對動載荷作用表現(xiàn)出另一種反應(yīng)。 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(jié)構(gòu)特點和工作條件對機械性能的影響（如應(yīng)力集中，材料內(nèi)部缺陷，化學(xué)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(xué)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。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(jié)果能進(jìn)行比較，試件必須嚴(yán)格按照冶金工業(yè)部的部頒布標(biāo)準(zhǔn)制作。 43 10177。210177。1177。 首先了解擺錘沖擊試驗機的構(gòu)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。 將試件裝入在沖擊試驗機上，簡梁式?jīng)_擊實驗應(yīng)使沒有缺口的面朝向擺錘沖擊的一邊，缺口的位置應(yīng)在兩支座中間，要使缺口和擺錘沖刃對準(zhǔn)。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(dāng)擺錘舉高后，人就離開擺錘擺動的范圍，在放下擺錘之前，應(yīng)先檢查一下有沒有人還未離開，以免發(fā)生危