《力学》课程教学资源（实验指导）实验力学试验指导

实验力学试验指导 实验1贴片练习 实验1贴片练习 要求完成实验报告（一）。 一，目的 熟悉在金属表面进行单栅应变片的粘贴技术，制作用电测法拉伸测量材料弹性模量E 和泊松比4的试件。 二贴片位置和测量桥路设计 本实险的Eu试件采用厚度为5mm(实际厚度约为4.74.8mm),宽度为12mm的 LY12CZ铝合金板制成拉伸试件，制好后先进行试测弹性系数E、口之用，兼作实验6的侧 力传感器用，因为将要安装夹式引伸计，在设计中应将应变片和端子设计在试件中线的一侧， 以免在安装夹式引伸计时碰伤测量电路，如图1所示。 图1E、4与夹式引伸计的安装图 在设计测量电路时，必须想法排除各种弯矩的干扰，以保证测到真实的下。在E、4测 量中，建议使用温补片，测量片和温补片在贴片质量的控制方面有何不同请自己思考。划线 时应注意在测量片中的正反两组（纵向、横向）应变片的位置一定要对准。 三.贴片准备 1)应变片的准备 根据被测物及其应力分布选择适当规格的应变片。原则为：应力梯度大处选小标距应变 片：几何形状变化刷烈的位置上应选用基长、宽比较小的应变片：在主应力方向已知处选单 轴应变片，沿应力主方向粘贴：主应力方向未知处选应变花，沿最容易定准的方向粘贴：构 件材质不均匀时，可选大标距应变片。 2)应变片的检查 主要检查外观质量，有无褶皱，电阻值是否准确，方向标记是否清楚。 3)胶的准备 原则为：黏结剂固化后，最好和被测物表面有相近的力学参数和热膨胀系数：被测物表 面质量好时，应选用固化前黏度较小的胶：被测物表面质量不好时，可以选用固化前黏度较

实验力学试验指导 实验 1 贴片练习 1 实验 1 贴片练习 要求完成实验报告（一）。 一. 目的 熟悉在金属表面进行单栅应变片的粘贴技术，制作用电测法拉伸测量材料弹性模量 E 和泊松比 μ 的试件。 二. 贴片位置和测量桥路设计 本实验的 Eμ 试件采用厚度为 5 mm（实际厚度约为 4.7~4.8mm），宽度为 12mm 的 LY-12CZ 铝合金板制成拉伸试件，制好后先进行试测弹性系数 E、μ 之用，兼作实验 6 的侧 力传感器用，因为将要安装夹式引伸计，在设计中应将应变片和端子设计在试件中线的一侧， 以免在安装夹式引伸计时碰伤测量电路，如图 1 所示。 图 1 E、μ 与夹式引伸计的安装图 在设计测量电路时，必须想法排除各种弯矩的干扰，以保证测到真实的 FN。在 E、μ 测 量中，建议使用温补片，测量片和温补片在贴片质量的控制方面有何不同请自己思考。划线 时应注意在测量片中的正反两组（纵向、横向）应变片的位置一定要对准。 三. 贴片准备 1) 应变片的准备 根据被测物及其应力分布选择适当规格的应变片。原则为：应力梯度大处选小标距应变 片；几何形状变化剧烈的位置上应选用基长、宽比较小的应变片；在主应力方向已知处选单 轴应变片，沿应力主方向粘贴；主应力方向未知处选应变花，沿最容易定准的方向粘贴；构 件材质不均匀时，可选大标距应变片。 2) 应变片的检查 主要检查外观质量，有无褶皱，电阻值是否准确，方向标记是否清楚。 3) 胶的准备 原则为：黏结剂固化后，最好和被测物表面有相近的力学参数和热膨胀系数；被测物表 面质量好时，应选用固化前黏度较小的胶；被测物表面质量不好时，可以选用固化前黏度较

实验力学试验指导 实验1贴片练习 大的胶：在冲击、振动条件下，应选用固化后韧性好的胶：在潮湿条件下，应选用固化后不 易吸湿、绝缘性好的胶：高温条件下，应选用化学结构稳定的胶：在工作条件差时，应选用 园化快、使用简单的胶。 4)材料和工具的准备 领取：LY12CZ铝合金板拉伸试件1个，厚度为5mm(实际厚度约为4.74.8m),宽 度为12mm:LY12CZ铝合金板温度试件1个，练习用废应变片1个，正式应变片8个，端 子6对，导线12根，6色，1.5m。 检查工具是否齐全：2人一组负责一套工具。来时学生清点，走时教师清点。 电烙铁1把：锡丝1卷：502胶1瓶：壁纸刀1把：剪刀2把：镊子2把：大锉2把： 小健2把：小改锥2把，清洗用丙酮（易燃，有毒）2小吸瓶。砂纸、脱脂棉、焊膏、数字 式万用表、以及大型工具公用。试件的简单修理在钳工室。 三.贴片工艺 1)试件表面加工 将试件在贴片局部将表面加工平整，去掉突起、毛刺。为增加贴片车度，用砂布打磨出 与得轴方向成±45°磨痕。 2)划线 在试件贴片处表面上轻轻划刻出栅轴方向和横向短线，标明贴片方位。 3)试件表面清洗 为了得到附若性好的高质量被测物表面，用脱脂棉蘸少许丙酮对贴片位置进行清洗，直 至用新脱脂棉擦拭后无任何污垢。 4)贴片 将质量检查后合格的对应变片准确粘贴与设计部位。手指与应变片之间用透明聚乙烯薄 膜隔离，以免粘住手指。贴片动作要准确、清洁、快速。贴好后指压应变片35分钟至胶水 初步固化（不再流动）后手指离开。等待约10分钟，手指离开，轻轻揭去薄膜，轻轻将引 线提起不使其与金属接触，令其自然固化。 5)贴端子 对应变片进行检查后，在应变片附近，综合考虑将来走线的方便选择适当的位置，粘贴 接线端子，以便于引线和导线的焊接。 6)焊接引线、导线 用502胶粘结的端子经约30分钟固化。固化后焊接应变片引线。导线挂锡，往端子上 焊时要快，不要烧毁应变片，焊点要光滑。 7)干燥 严格按照胶的固化工艺进行，经至少24小时的固化和干燥，可以用灯烤、吹风等法进 行干燥，确保绝缘电阻达标。 8)保护

实验力学试验指导 实验 1 贴片练习 2 大的胶；在冲击、振动条件下，应选用固化后韧性好的胶；在潮湿条件下，应选用固化后不 易吸湿、绝缘性好的胶；高温条件下，应选用化学结构稳定的胶；在工作条件差时，应选用 固化快、使用简单的胶。 4) 材料和工具的准备 领取：LY-12CZ 铝合金板拉伸试件 1 个，厚度为 5 mm（实际厚度约为 4.7~4.8mm），宽 度为 12mm；LY-12CZ 铝合金板温度试件 1 个，练习用废应变片 1 个，正式应变片 8 个，端 子 6 对，导线 12 根，6 色，1.5m。 检查工具是否齐全：2 人一组负责一套工具。来时学生清点，走时教师清点。 电烙铁 1 把；锡丝 1 卷；502 胶 1 瓶；壁纸刀 1 把；剪刀 2 把；镊子 2 把；大锉 2 把； 小锉 2 把；小改锥 2 把，清洗用丙酮（易燃，有毒）2 小吸瓶。砂纸、脱脂棉、焊膏、数字 式万用表、以及大型工具公用。试件的简单修理在钳工室。 三. 贴片工艺 1) 试件表面加工 将试件在贴片局部将表面加工平整，去掉突起、毛刺。为增加贴片牢度，用砂布打磨出 与栅轴方向成±45°磨痕。 2) 划线 在试件贴片处表面上轻轻划刻出栅轴方向和横向短线，标明贴片方位。 3) 试件表面清洗 为了得到附着性好的高质量被测物表面，用脱脂棉蘸少许丙酮对贴片位置进行清洗，直 至用新脱脂棉擦拭后无任何污垢。 4) 贴片 将质量检查后合格的对应变片准确粘贴与设计部位。手指与应变片之间用透明聚乙烯薄 膜隔离，以免粘住手指。贴片动作要准确、清洁、快速。贴好后指压应变片 3~5 分钟至胶水 初步固化（不再流动）后手指离开。等待约 10 分钟，手指离开，轻轻揭去薄膜，轻轻将引 线提起不使其与金属接触，令其自然固化。 5) 贴端子 对应变片进行检查后，在应变片附近，综合考虑将来走线的方便选择适当的位置，粘贴 接线端子，以便于引线和导线的焊接。 6) 焊接引线、导线 用 502 胶粘结的端子经约 30 分钟固化。固化后焊接应变片引线。导线挂锡，往端子上 焊时要快，不要烧毁应变片，焊点要光滑。 7) 干燥 严格按照胶的固化工艺进行，经至少 24 小时的固化和干燥，可以用灯烤、吹风等法进 行干燥，确保绝缘电阻达标。 8) 保护

实验力学试验指导 实验1贴片练习 将应变片、引线用05硅基防护物覆盖，避免机械损伤和水分、腐蚀性介质和小、微生 物进入。待其固化（至少24小时） 四.整个试验过程 1)练习贴片 用废应变片练习，完成三1一三，4步骤，要求贴实、方向正。 2)正式贴片 制作用电测法拉伸测量材料弹性模量E和泊松比“的试件和温补块。首先按照自选的 测量桥路设计贴片数量、位置、方向。在第一次实验中，在试件和温补块上完成所有计划贴 片的三1)小三.6)焊引线步骤，第二次实验导线编辫子，完成三6)焊导线三.8)步骤

实验力学试验指导 实验 1 贴片练习 3 将应变片、引线用 705 硅基防护物覆盖，避免机械损伤和水分、腐蚀性介质和小、微生 物进入。待其固化（至少 24 小时）。 四. 整个试验过程 1) 练习贴片 用废应变片练习，完成三. 1)~三. 4)步骤，要求贴实、方向正。 2) 正式贴片 制作用电测法拉伸测量材料弹性模量 E 和泊松比 μ 的试件和温补块。首先按照自选的 测量桥路设计贴片数量、位置、方向。在第一次实验中，在试件和温补块上完成所有计划贴 片的三. 1)~三. 6)焊引线步骤，第二次实验导线编辫子，完成三. 6)焊导线~三. 8)步骤

实险力学试验指导 实验2电测法基本练习 实验2电测法基本练习 要求完成实验报告（二）。 1.材料弹性系数E、μ的测定 一目的 1.学习电测法的基本原理，练习使用应变片和电桥电路测量表面应变。 2.学习测量材料弹性模量E和泊松比μ的方法。 刷 二.设备与仪器 昌块 1.拉弯实验台。 2.数字式静态电阻应变仪。 三，试件 本实验采用厚度为5mm(实际厚度约为4.7~48mm),宽 度为12mm的LY12CZ铝合金板制成拉伸试件，如图2所示。 拉弯实验台的结构及试件在实验台中的安装方法见图3。 四、原理 材料的E、4应该在材料的比例极限内的进行测定。在该 阶段中材料服从虎克定律 4试件 P E-a 式中。为横截面拉伸应力，ε为纵向纯拉伸线应变，是仅由轴向拉力所引起（后记为ε）。 当试件受拉力P时 纵向应变￡可以由许多种 桥路测出。测量的基本原理为： 对于薄板形试件，存在微小的初 始曲率在所难免。设在加力时该 曲率被拉直，厩拉伸引起附加的 曲率变化，这一现象会引起弯曲 应变EM,且设R,所在的表面GM 图3加载装置和试样在实验台中的安装方法 取正值，则各应变所吸收的应变 为

实验力学试验指导 实验 2 电测法基本练习 4 实验 2 电测法基本练习 要求完成实验报告（二）。 1. 材料弹性系数 E、μ 的测定 一．目的 1. 学习电测法的基本原理，练习使用应变片和电桥电路测量表面应变。 2. 学习测量材料弹性模量 E 和泊松比 μ 的方法。 二．设备与仪器 1．拉弯实验台。 2．数字式静态电阻应变仪。 三．试件 本实验采用厚度为 5 mm（实际厚度约为 4.7~4.8mm），宽 度为 12mm 的 LY-12CZ 铝合金板制成拉伸试件，如图 2 所示。 拉弯实验台的结构及试件在实验台中的安装方法见图 3。 四、原理 材料的 E、μ 应该在材料的比例极限内的进行测定。在该 阶段中材料服从虎克定律   E = 式中 σ 为横截面拉伸应力，ε 为纵向纯拉伸线应变，是仅由轴向拉力所引起（后记为 ε 纵）。 当试件受拉力 P 时 Ebt P bt P = =  纵  纵向应变 ε 纵可以由许多种 桥路测出。测量的基本原理为： 对于薄板形试件，存在微小的初 始曲率在所难免。设在加力时该 曲率被拉直，既拉伸引起附加的 曲率变化，这一现象会引起弯曲 应变 εM，且设 R1 所在的表面 εM 取正值，则各应变所吸收的应变 为 图 2 E、μ 试件 图 3 加载装置和试样在实验台中的安装方法

实验力学试验指导 实验2电测法基本练习 6R1=8级+EM ER1=E数一EM 6=-4+6) ER4=-4E纵-EM) 图4中提示了部分测量桥路 如：“纵向半桥”输出为 3 “纵向全桥输出为 最后得到E的测量公式： 半桥 E= btEde 图4几种测量桥路 全桥 2P E= 为了验证虎克定律，并消除因加力盲目性可能造成的测量误差，本实验可采用逐步加载 法，亦称增量法。过程为：从一特定初载Po开始按相同的载荷增量△P来逐级测定c如：当 载荷增大到你所满意的水平为止（保证应力应变之间维持线性关系）。请注意，本实验中载 荷决不可过大，这样做会造成试件破坏！对于每一载荷增量△P(1,2,m),设应变输出增 量为 A5=6,-6 这时的E测量公式变成 使用纵向半桥的输出，E应为 E. i=1,2.m 使用“纵向全桥的输出，￡就是 2AP E,二bE i=1,2.m: 最后结果E可以是各E的算术均值： 泊松比的测量应根据材料力学公式，在单向应力状态下有 E横=一E纵

实验力学试验指导 实验 2 电测法基本练习 5 ( ) ( ) R M R M R M R M               = − − = − + = − = + 纵 纵 纵 纵 4 3 2 1 图 4 中提示了部分测量桥路。 如：“纵向半桥” 输出为  纵    = + = 2 R1 R2 du “纵向全桥”输出为  du =  R1 +  R2 = 2 纵 最后得到 E 的测量公式： 半桥 bt du P E  = 全桥 bt du P E  2 = 为了验证虎克定律，并消除因加力盲目性可能造成的测量误差，本实验可采用逐步加载 法，亦称增量法。过程为：从一特定初载 P0 开始按相同的载荷增量 ΔP 来逐级测定 εdu；当 载荷增大到你所满意的水平为止（保证应力应变之间维持线性关系）。请注意，本实验中载 荷决不可过大，这样做会造成试件破坏！对于每一载荷增量 ΔPi (i=1,2,.,m)，设应变输出增 量为  i = i − i−1    这时的 E 测量公式变成 使用“纵向半桥”的输出，E 应为 dui i i bt P E   = i=1，2，.，m； 或 使用“纵向全桥”的输出，E 就是 dui i i bt P E   = 2 i=1，2，.，m； 最后结果 E 可以是各 Ei 的算术均值： = = m i Ei m E 1 1 泊松比的测量应根据材料力学公式，在单向应力状态下有  横 = − 纵 图 4 几种测量桥路