材料力学——实验应力分析基础

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料力学,第十五章 实验应力分析基础,第十五章 实验应力分析基础,151,概 述,152 电阻应变计法的原理及应用,153 光弹性法的原理及应用,15,概 述,一、实验应力分析方法的作用：,1.设计时，测定模型的应力或变形，依次来确定构件的合理尺 寸和结构形式。,2,.工作中，测定构件的真实应力或变形，找出最大应力的位置 和数值，以评价工程结构的安全可靠性，并为提高设备的 工作能力提供依据。,3,.对破坏或失效构件进行分析，提出改进措施，防止再次破坏。,4,.测定外载的大小、方向以及各种动响应。,5,.从试验中探索新的规律，并对应力分析理论和计算方法进行 校核。,实验应力分析基础,二、实验应力分析方法简介：,1.机械量测法,东汉郑玄(127200)注释的考工记弓人中的测变形图,实验应力分析基础,里奥纳多达芬奇(14521519),此图被认为是最早的材力试验,实验应力分析基础,里奥纳多达芬奇设计的铁丝受拉试验,伽利略 (15641642),实验应力分析基础,穆申布洛依克 (16921761),实验应力分析基础,实验应力分析基础,2.其它方法：,20世纪初至今，电学、光学、声学和材料科学的发展，为试验应力分析其它测量方法的产生创造了条件。于是，电阻应变法、普通光弹法、全息光弹法、散斑法、声发射法等方法都有了快速发展和广泛应用。,实验应力分析基础,152,电阻应变计法的原理及应用,一、电阻定律,：导体电阻,二、弹性定律：,导体受力或变温后，,L,、,A,都将发生改变。,三、,电阻应变片：,灵敏系数：,实验应力分析基础,1,2,3,4,5,丝绕式应变片,1覆盖层 2基底 3引出线,4粘结剂 5敏感栅,四、电桥平衡原理,电阻变化后：,实验应力分析基础,U,R,1,R,2,R,3,R,4,I,1,2,I,3,4,A,B,C,D,电压输出桥,五、电阻应变仪,将输出电压转变为应变读数。,实验应力分析基础,六、布片：,尽可能使片子的方向与主应力方向一致。,主应力方向未知时，必须由三个独力量才能确定一点的应力状态。,实验应力分析基础,三片45应变花,0,45,90,三片60应变花,0,60,120,七、主应变与测量应变之间的关系：,实验应力分析基础,例1,用45应变花测得一点的三个线应变后，求该点的主应变。,0,max,实验应力分析基础,45,x,y,u,例2,用60应变花测得一点的三,个线应变后，求该点的主应变。,实验应力分析基础,三片60应变花,0,60,120,八、接桥：,要使应力正负相间；全桥精度高，半桥精度低。常用半桥双臂式桥路。,九、温度补偿：,最好能在桥路中自补偿；否则，要用绝对不受力的温度补偿片。,工作片与补偿片要始终处于同一温度场中。,实验应力分析基础,153,光弹性法的原理及应用,一、光测原理：,1.永久双折射：,2.暂时（人工）双折射：,实验应力分析基础,光射入各向异性体产生的双折射,e,o,二、平面应力光学定律：,1.折射率：,C,模型材料的应力光学系数。,实验应力分析基础,D,s,1,s,1,s,2,s,2,平面偏振光,平面偏振光通过受力模型,2.光程差：,3.平面偏振场中的光强：,实验应力分析基础,受力模型在正交平面偏振布置中,P,s,1,s,2,A,O,f,光源,模型,检偏镜,起偏镜,等倾线,引起的黑点的迹线形成的干涉条纹,等倾线,等倾线上，,主应力方向相同且与偏振轴重合。,实验应力分析基础,等差线,形成的干涉条纹,等差线,以白光为光源,等差线为彩色条纹,故,等差线又称,等色线,实验应力分析基础,f,材料的条纹值。,a,、,反复加载，等倾线不变，等差线改变。,区分等倾线与等差线,b,、,同步旋转起偏镜与检偏镜，等倾线改变，等差线不变。,c,、,凭经验，等倾线较粗（一片黑），等差线较细（一条线）。,实验应力分析基础,4,.正交圆偏振场中的光强：,实验应力分析基础,正交圆偏振场,45,45,快轴,慢轴,45,45,快轴,慢轴,P,A,S,z,正交圆偏振场中，无等倾线。故等差线比较清晰。,实验应力分析基础,实验应力分析基础,实验应力分析基础,实验应力分析基础,本章结束,