力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(xué)實(shí)驗(yàn)教程》是為適應(yīng)“加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才”的新世紀(jì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革要求，基于清華大學(xué)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(xué)類專業(yè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教材。《普通高等院校土木工程專業(yè)本料精品教材：力學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》從一般高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀和改革要求出發(fā)，貫徹“內(nèi)容先進(jìn)、思想前瞻、覆蓋面廣”的編寫原則，不僅包括了材料力學(xué)教學(xué)大綱規(guī)定的全部教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)納入了理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)和光測(cè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，還推出了極具特色和創(chuàng)新的綜合設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

書籍目錄

0 緒論
0.1 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位
0.2 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)
0.3 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容
0.4 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法
0.5 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求
1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與誤差分析
1.1 概述
1.2 數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)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(yīng)用
1.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
1.7 量綱分析
1.8 相似理論
2 理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)
2.1 單自由度系統(tǒng)自由振動(dòng)
2.2 單自由度系統(tǒng)受迫振動(dòng)
2.3 摩擦因數(shù)的確定
2.4 隔振系數(shù)測(cè)定
2.5 科氏加速度與科氏慣性力演示實(shí)驗(yàn)
2.6 連桿質(zhì)心與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定
2.7 動(dòng)力學(xué)綜合演示
2.8 單圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速測(cè)定實(shí)驗(yàn)
3 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)I——力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)
3.1 材料的分類
3.2 材料的力學(xué)性能指標(biāo)
3.3 材料的拉伸與壓縮實(shí)驗(yàn)
3.4 金屬材料的扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)
3.5 測(cè)定平面應(yīng)變斷裂韌度K.。的實(shí)驗(yàn)
3.6 超聲法測(cè)定材料的彈性常數(shù)實(shí)驗(yàn)
3.7 溫度對(duì)材料力學(xué)性能的影響實(shí)驗(yàn)
3.8 沖擊實(shí)驗(yàn)
4 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅱ——應(yīng)變電測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)
4.1 概述
4.2 電阻應(yīng)變計(jì)
4.3 電阻應(yīng)變計(jì)的工作原理
4.4 應(yīng)變測(cè)量電路原理及電測(cè)技術(shù)
4.5 應(yīng)變測(cè)量?jī)x器
5 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅲ——電測(cè)應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)
5.1 梁的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)
5.2 電阻應(yīng)變法測(cè)量材料拉伸時(shí)的彈性常數(shù)
5.3 偏心拉伸（拉、彎或壓、彎組合）內(nèi)力素測(cè)定實(shí)驗(yàn)
5.4 彎扭組合變形時(shí)主應(yīng)力分析
5.5 等強(qiáng)度梁實(shí)驗(yàn)
5.6 電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
5.7 壓桿穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
6 流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)
6.1 流體靜壓強(qiáng)測(cè)定
6.2 流體黏性效應(yīng)顯示
6.3 流體的相對(duì)平衡
6.4 煙風(fēng)洞流譜顯示
6.5 流體流動(dòng)狀態(tài)判別
6.6 沿總流的能量方程
6.7 畢托管測(cè)速
6.8 流體動(dòng)量方程
6.9 直管沿程水頭損失測(cè)定
6.10 機(jī)翼表面壓強(qiáng)分布測(cè)定
6.11 激光多普勒測(cè)速
6.12 平面狹縫流動(dòng)流場(chǎng)顯示
6.13 圓柱繞流阻力
6.14 平板邊界層測(cè)試
6.15 熱線熱膜風(fēng)速計(jì)探針的校準(zhǔn)
6.16 曲面邊界層測(cè)速
7 光測(cè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)
7.1 光測(cè)力學(xué)的發(fā)展
7.2 光學(xué)基本知識(shí)
7.3 光彈性實(shí)驗(yàn)原理
7.4 光彈性基本實(shí)驗(yàn)
7.5 云紋干涉技術(shù)
7.6 電子散斑干涉技術(shù)實(shí)驗(yàn)
8 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
8.1 概述
8.2 靜定桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)
8.3 超靜定桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)
8.4 剛架組合設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)
8.5 薄壁構(gòu)件拉伸實(shí)驗(yàn)
8.6 組合梁力分析實(shí)驗(yàn)
8.7 預(yù)應(yīng)力梁實(shí)驗(yàn)
8.8 薄壁圓筒受內(nèi)壓、彎、扭組合荷載作用時(shí)內(nèi)力素及主應(yīng)力的測(cè)定
8.9 測(cè)定壓桿臨界力的振動(dòng)方法
8.10 大撓度壓桿穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
8.11 單項(xiàng)增強(qiáng)復(fù)合材料彈性常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)
8.12 表面殘余應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)
9 實(shí)驗(yàn)力學(xué)競(jìng)賽試題匯總
9.1 首屆基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽試題
9.2 各省市基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽試題匯總
附錄
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   2）粘貼表面的處理 為了使應(yīng)變計(jì)粘貼牢固，需要對(duì)粘貼表面進(jìn)行機(jī)械、化學(xué)處理，處理范圍約為應(yīng)變計(jì)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(jìn)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(wú)水乙醇清洗至棉球上不見任何污漬為止。注意，擦洗時(shí)要沿單一方向進(jìn)行，不要來(lái)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(yīng)變計(jì)粘貼位置的準(zhǔn)確，可用無(wú)油圓珠筆芯或劃針在貼片部位輕輕劃出定位線。劃線時(shí)，線不能劃到應(yīng)變計(jì)貼片部位里面，避免對(duì)應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生損傷。經(jīng)過(guò)劃線的試件表面需用丙酮、無(wú)水乙醇、丁酮、三氯乙烷、異丙醇等溶劑對(duì)貼片試件表面單向清洗，并及時(shí)擦干或烘干，避免表面有油污殘留或溶劑殘留，對(duì)貼片質(zhì)量產(chǎn)生致命性影響；貼片時(shí)，盡量保證應(yīng)變計(jì)的位置準(zhǔn)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(yīng)變計(jì)，排除多余的膠液和氣泡，同時(shí)，輕輕撥動(dòng)應(yīng)變計(jì)，調(diào)整應(yīng)變計(jì)位置，使其定位準(zhǔn)確，真實(shí)反映測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變。 3）底膠處理 許多黏結(jié)劑要求涂底膠，并經(jīng)適當(dāng)?shù)責(zé)峁袒幚?。底膠面積約為應(yīng)變計(jì)面積的1.5倍。底膠一般采用與貼片膠相同的黏結(jié)劑，厚度應(yīng)控制在0. 01～0.03 mm，并按相應(yīng)的固化參數(shù)進(jìn)行充分固化。 在滿足黏合和絕緣強(qiáng)度的前提下，黏結(jié)層（包括底膠）越薄越好，因?yàn)檫@樣可以保持較強(qiáng)的傳遞應(yīng)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(jié)劑不需要涂刷底膠，如H-610、H-611等，這些黏結(jié)劑結(jié)合力強(qiáng)，絕緣強(qiáng)度高，蠕變小，特別適合制造傳感器和進(jìn)行精密的應(yīng)力分析。 4）應(yīng)變計(jì)粘貼 應(yīng)變計(jì)粘貼是整個(gè)貼片過(guò)程中最關(guān)鍵的步驟，對(duì)測(cè)試精度有絕對(duì)影響。粘貼前，對(duì)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(xì)紗手套，用化妝筆在試件表面貼片部位和應(yīng)變計(jì)基底上分別刷黏結(jié)劑，稍稍晾干，待膠液略有發(fā)黏時(shí)，按應(yīng)變計(jì)的中心線對(duì)準(zhǔn)試件的定位線準(zhǔn)確地貼上，蓋上一層聚四氟乙烯薄膜，沿應(yīng)變計(jì)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(jié)劑的要求自然干燥適當(dāng)時(shí)間后揭掉聚四氟乙烯薄膜。注意，帶有引線的應(yīng)變計(jì)要從無(wú)引線的一端開始揭起，用力方向應(yīng)盡量與粘貼表面平行以免將應(yīng)變計(jì)帶起。 粘貼完畢后，要對(duì)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行認(rèn)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(qiáng)度不夠等問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)排除，或鏟除重貼。 5）固化 目前國(guó)內(nèi)外常用的黏結(jié)劑大多數(shù)都需要加熱固化。溫度、時(shí)間和壓力是固化的三要素，這三者都應(yīng)嚴(yán)格按黏結(jié)劑的相應(yīng)固化工藝規(guī)范加以保證。 應(yīng)變計(jì)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(duì)復(fù)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(yīng)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(jìn)行穩(wěn)定化處理，具體的貼片固化參數(shù)可參考相應(yīng)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(duì)應(yīng)變計(jì)的粘貼質(zhì)量要求作認(rèn)真檢查，檢查項(xiàng)目有： （1）應(yīng)變計(jì)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(zhǔn)確與否； （5）有無(wú)斷路、短路或敏感柵變形等問(wèn)題。 4.2.5 焊接 如果在應(yīng)變計(jì)表面焊接，焊接前，應(yīng)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(yīng)變計(jì)不能超過(guò)250℃，焊接時(shí)間不能太長(zhǎng)，應(yīng)迅速焊接，避免高溫對(duì)應(yīng)變計(jì)焊端產(chǎn)生損傷，降低絕緣強(qiáng)度等。焊接引線應(yīng)采用柔軟、材質(zhì)不能太硬的線材，以免長(zhǎng)時(shí)間受力時(shí)，線材損壞或脫落；盡量在應(yīng)變計(jì)焊端和接線端子之間的連接線上留出應(yīng)力釋放環(huán)，避免試件或彈性體長(zhǎng)期受力或溫度發(fā)生較大范圍變化時(shí)，在連接線上形成內(nèi)應(yīng)力集中，造成引線拉斷，使橋路或電路斷路。焊接后，助焊劑應(yīng)清洗干凈，不能有殘留，以免對(duì)應(yīng)變計(jì)的絕緣強(qiáng)度和阻值產(chǎn)生影響。完畢后，應(yīng)對(duì)其絕緣強(qiáng)度再次進(jìn)行測(cè)量。 4.2.6 防護(hù)處理 對(duì)已安裝好的應(yīng)變計(jì)采取可靠、實(shí)用的防護(hù)措施，是保證應(yīng)變計(jì)正常工作、提高測(cè)試精度的有效途徑。應(yīng)變計(jì)防護(hù)的根本途徑，是利用一定的材料或介質(zhì)將應(yīng)變計(jì)連同其附件與惡劣環(huán)境隔開。所以，首先在應(yīng)變計(jì)安裝和使用過(guò)程中謹(jǐn)慎、細(xì)心地操作，保證不用手直接接觸；其次是利用涂敷保護(hù)層來(lái)進(jìn)行防護(hù)，應(yīng)變計(jì)的防護(hù)一般可選用A2-710膠，對(duì)裸露部分進(jìn)行防護(hù)，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(yīng)變計(jì)使用中容易出現(xiàn)的問(wèn)題和對(duì)策 1）貼片后阻值異常 一般情況下，應(yīng)變計(jì)貼片后其阻值會(huì)有微小變化或保持不變，但往往有用戶反映應(yīng)變計(jì)阻值會(huì)發(fā)生很大變化，造成這一問(wèn)題的因素有以下幾點(diǎn)。 （1）加壓固化時(shí)加壓力過(guò)大，造成貼片后阻值異常，可適當(dāng)降低加壓力，推薦用戶加壓力范圍為0.15～0.3 MPa。 （2）加壓時(shí)加壓力不均勻，造成應(yīng)變計(jì)敏感柵變形而使阻值異常，這一問(wèn)題主要是加壓夾具不規(guī)范，使應(yīng)變計(jì)受力不均勻所致。 （3）工裝設(shè)計(jì)的曲率半徑與構(gòu)件不吻合，造成應(yīng)變計(jì)變形或鼓包而使阻值異常。 （4）使用一段時(shí)間后，阻值發(fā)生異常。這一問(wèn)題主要是由應(yīng)變計(jì)本身有氣泡、個(gè)別虛空或焊接時(shí)有不可靠因素存在造成的。

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