力學實驗教程

內(nèi)容概要

　　《普通高等院校土木工程專業(yè)本料精品教材：力學實驗教程》是為適應“加強實踐教學、培養(yǎng)創(chuàng)新人才”的新世紀力學實驗教學改革要求，基于清華大學出版社“普通高等院校土木工程專業(yè)本科精品教材”而編寫的非力學類專業(yè)力學實驗教材?！镀胀ǜ叩仍盒Ｍ聊竟こ虒I(yè)本料精品教材：力學實驗教程》從一般高校的實驗教學現(xiàn)狀和改革要求出發(fā)，貫徹“內(nèi)容先進、思想前瞻、覆蓋面廣”的編寫原則，不僅包括了材料力學教學大綱規(guī)定的全部教學內(nèi)容，同時納入了理論力學實驗、流體力學實驗和光測力學實驗，還推出了極具特色和創(chuàng)新的綜合設計試驗。

書籍目錄

0 緒論
0.1 力學實驗的地位
0.2 力學實驗的任務
0.3 力學實驗的內(nèi)容
0.4 力學實驗的方法
0.5 力學實驗的要求
1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與誤差分析
1.1 概述
1.2 數(shù)據(jù)的記錄和計算
1.3 基本概念
1.4 誤差的分析和控制
1.5 誤差傳遞定律及其應用
1.6 實驗數(shù)據(jù)處理
1.7 量綱分析
1.8 相似理論
2 理論力學實驗
2.1 單自由度系統(tǒng)自由振動
2.2 單自由度系統(tǒng)受迫振動
2.3 摩擦因數(shù)的確定
2.4 隔振系數(shù)測定
2.5 科氏加速度與科氏慣性力演示實驗
2.6 連桿質(zhì)心與轉(zhuǎn)動慣量的測定
2.7 動力學綜合演示
2.8 單圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速測定實驗
3 材料力學實驗I——力學性能實驗
3.1 材料的分類
3.2 材料的力學性能指標
3.3 材料的拉伸與壓縮實驗
3.4 金屬材料的扭轉(zhuǎn)實驗
3.5 測定平面應變斷裂韌度K.。的實驗
3.6 超聲法測定材料的彈性常數(shù)實驗
3.7 溫度對材料力學性能的影響實驗
3.8 沖擊實驗
4 材料力學實驗Ⅱ——應變電測技術基礎
4.1 概述
4.2 電阻應變計
4.3 電阻應變計的工作原理
4.4 應變測量電路原理及電測技術
4.5 應變測量儀器
5 材料力學實驗Ⅲ——電測應力分析實驗
5.1 梁的彎曲正應力實驗
5.2 電阻應變法測量材料拉伸時的彈性常數(shù)
5.3 偏心拉伸（拉、彎或壓、彎組合）內(nèi)力素測定實驗
5.4 彎扭組合變形時主應力分析
5.5 等強度梁實驗
5.6 電阻應變片靈敏度系數(shù)標定實驗
5.7 壓桿穩(wěn)定性實驗
6 流體力學實驗
6.1 流體靜壓強測定
6.2 流體黏性效應顯示
6.3 流體的相對平衡
6.4 煙風洞流譜顯示
6.5 流體流動狀態(tài)判別
6.6 沿總流的能量方程
6.7 畢托管測速
6.8 流體動量方程
6.9 直管沿程水頭損失測定
6.10 機翼表面壓強分布測定
6.11 激光多普勒測速
6.12 平面狹縫流動流場顯示
6.13 圓柱繞流阻力
6.14 平板邊界層測試
6.15 熱線熱膜風速計探針的校準
6.16 曲面邊界層測速
7 光測力學實驗
7.1 光測力學的發(fā)展
7.2 光學基本知識
7.3 光彈性實驗原理
7.4 光彈性基本實驗
7.5 云紋干涉技術
7.6 電子散斑干涉技術實驗
8 綜合設計實驗
8.1 概述
8.2 靜定桁架結構設計與應力分析實驗
8.3 超靜定桁架結構設計與應力分析實驗
8.4 剛架組合設計與應力分析實驗
8.5 薄壁構件拉伸實驗
8.6 組合梁力分析實驗
8.7 預應力梁實驗
8.8 薄壁圓筒受內(nèi)壓、彎、扭組合荷載作用時內(nèi)力素及主應力的測定
8.9 測定壓桿臨界力的振動方法
8.10 大撓度壓桿穩(wěn)定性實驗
8.11 單項增強復合材料彈性常數(shù)測定實驗
8.12 表面殘余應力測定實驗
9 實驗力學競賽試題匯總
9.1 首屆基礎力學實驗競賽試題
9.2 各省市基礎力學實驗競賽試題匯總
附錄
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   2）粘貼表面的處理 為了使應變計粘貼牢固，需要對粘貼表面進行機械、化學處理，處理范圍約為應變計面積的3～5倍。 首先除去油污、銹斑、氧化膜、鍍層、涂料等，根據(jù)試件材料選用粒度為220～400目的砂紙進行打磨，并打出與貼片方向成45。角的交叉條紋，然后用浸有丁酮或丙酮的脫脂棉清洗打磨部位，并用無水乙醇清洗至棉球上不見任何污漬為止。注意，擦洗時要沿單一方向進行，不要來回交替擦拭。清洗干凈的表面要避免被再次污染（如用嘴吹氣）及手觸摸，待溶劑揮發(fā)表面完全干燥后立刻貼片。 為保證應變計粘貼位置的準確，可用無油圓珠筆芯或劃針在貼片部位輕輕劃出定位線。劃線時，線不能劃到應變計貼片部位里面，避免對應變計產(chǎn)生損傷。經(jīng)過劃線的試件表面需用丙酮、無水乙醇、丁酮、三氯乙烷、異丙醇等溶劑對貼片試件表面單向清洗，并及時擦干或烘干，避免表面有油污殘留或溶劑殘留，對貼片質(zhì)量產(chǎn)生致命性影響；貼片時，盡量保證應變計的位置準確，刷膠均勻，膠量控制適量等；然后蓋上聚四氟乙烯薄膜，用手指均勻擠壓應變計，排除多余的膠液和氣泡，同時，輕輕撥動應變計，調(diào)整應變計位置，使其定位準確，真實反映測量點的應變。 3）底膠處理 許多黏結劑要求涂底膠，并經(jīng)適當?shù)責峁袒幚?。底膠面積約為應變計面積的1.5倍。底膠一般采用與貼片膠相同的黏結劑，厚度應控制在0. 01～0.03 mm，并按相應的固化參數(shù)進行充分固化。 在滿足黏合和絕緣強度的前提下，黏結層（包括底膠）越薄越好，因為這樣可以保持較強的傳遞應變能力，減少膠層的不勻性，降低蠕變和靈敏系數(shù)分散。有些黏結劑不需要涂刷底膠，如H-610、H-611等，這些黏結劑結合力強，絕緣強度高，蠕變小，特別適合制造傳感器和進行精密的應力分析。 4）應變計粘貼 應變計粘貼是整個貼片過程中最關鍵的步驟，對測試精度有絕對影響。粘貼前，對所需的工具、量具（如鑷子、刀片、玻璃板）用丙酮清洗干凈，戴上潔凈的細紗手套，用化妝筆在試件表面貼片部位和應變計基底上分別刷黏結劑，稍稍晾干，待膠液略有發(fā)黏時，按應變計的中心線對準試件的定位線準確地貼上，蓋上一層聚四氟乙烯薄膜，沿應變計軸線方向用手指滾壓1～2 mm，排凈氣泡并擠出多余的膠液；按所用黏結劑的要求自然干燥適當時間后揭掉聚四氟乙烯薄膜。注意，帶有引線的應變計要從無引線的一端開始揭起，用力方向應盡量與粘貼表面平行以免將應變計帶起。 粘貼完畢后，要對應變計進行認真檢查，發(fā)現(xiàn)基底有損壞，敏感柵有變形、斷路、短路，貼片位置不正確，有氣泡，局部沒貼上，絕緣強度不夠等問題，應及時排除，或鏟除重貼。 5）固化 目前國內(nèi)外常用的黏結劑大多數(shù)都需要加熱固化。溫度、時間和壓力是固化的三要素，這三者都應嚴格按黏結劑的相應固化工藝規(guī)范加以保證。 應變計的加壓一般是在其上依次鋪墊聚四氟乙烯薄膜、硅橡膠板，再用夾具或壓塊加壓，對復雜型面，可用專門夾具加壓，砂袋、捆扎加壓也常常被采用。 為有效地消除內(nèi)應力，一般在卸壓后將溫度升到高出加壓固化溫度30℃左右，保溫1～2 min進行穩(wěn)定化處理，具體的貼片固化參數(shù)可參考相應的貼片膠介紹，如H-610，貼片工藝為：初固化，加壓0.1～0.3 MPa升溫至135℃，保溫2h，然后降溫到室溫卸壓，再升溫至165℃，保溫2h，后降到室溫即可。 6）粘貼質(zhì)量檢查 加溫固化后，對應變計的粘貼質(zhì)量要求作認真檢查，檢查項目有： （1）應變計粘貼前后阻值的變化； （2）絕緣電阻； （3）片內(nèi)是否有殘余的氣泡； （4）貼片位置準確與否； （5）有無斷路、短路或敏感柵變形等問題。 4.2.5 焊接 如果在應變計表面焊接，焊接前，應用水砂紙或含砂橡皮輕輕擦除焊端表面殘留的膠液和氧化物，并清洗干凈，方便焊接，避免破壞焊端；焊接溫度不能太高（常溫應變計不能超過250℃，焊接時間不能太長，應迅速焊接，避免高溫對應變計焊端產(chǎn)生損傷，降低絕緣強度等。焊接引線應采用柔軟、材質(zhì)不能太硬的線材，以免長時間受力時，線材損壞或脫落；盡量在應變計焊端和接線端子之間的連接線上留出應力釋放環(huán)，避免試件或彈性體長期受力或溫度發(fā)生較大范圍變化時，在連接線上形成內(nèi)應力集中，造成引線拉斷，使橋路或電路斷路。焊接后，助焊劑應清洗干凈，不能有殘留，以免對應變計的絕緣強度和阻值產(chǎn)生影響。完畢后，應對其絕緣強度再次進行測量。 4.2.6 防護處理 對已安裝好的應變計采取可靠、實用的防護措施，是保證應變計正常工作、提高測試精度的有效途徑。應變計防護的根本途徑，是利用一定的材料或介質(zhì)將應變計連同其附件與惡劣環(huán)境隔開。所以，首先在應變計安裝和使用過程中謹慎、細心地操作，保證不用手直接接觸；其次是利用涂敷保護層來進行防護，應變計的防護一般可選用A2-710膠，對裸露部分進行防護，要求涂刷均勻，然后再覆蓋G-004、G-704等硅橡膠即可。 4.2.7 電阻應變計使用中容易出現(xiàn)的問題和對策 1）貼片后阻值異常 一般情況下，應變計貼片后其阻值會有微小變化或保持不變，但往往有用戶反映應變計阻值會發(fā)生很大變化，造成這一問題的因素有以下幾點。 （1）加壓固化時加壓力過大，造成貼片后阻值異常，可適當降低加壓力，推薦用戶加壓力范圍為0.15～0.3 MPa。 （2）加壓時加壓力不均勻，造成應變計敏感柵變形而使阻值異常，這一問題主要是加壓夾具不規(guī)范，使應變計受力不均勻所致。 （3）工裝設計的曲率半徑與構件不吻合，造成應變計變形或鼓包而使阻值異常。 （4）使用一段時間后，阻值發(fā)生異常。這一問題主要是由應變計本身有氣泡、個別虛空或焊接時有不可靠因素存在造成的。

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