刘鸿文版材料力学课件14

材料力学刘鸿文主编(第4版)高等教育出版社目录第十四章实验应力分析基础§14–1概述§14–2电阻应变计法的原理及应用§14–3光弹性法的原理及应用§14–１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，依此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。二、实验应力分析方法简介：1.机械量测法东汉郑玄(127—200)注释的《考工记•弓人》中的测变形图里奥纳多•达•芬奇(1452—1519)此图被认为是最早的材力试验里奥纳多•达•芬奇设计的铁丝受拉试验伽利略(1564—1642)穆申布洛依克(1692—1761)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。§14–2电阻应变计法的原理及应用一、电阻定律：导体电阻ALR二、弹性定律：导体受力或变温后，L、A都将发生改变。TE三、电阻应变片：KLLKRRＫ—灵敏系数：12345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:3421时RRRR0U电阻变化后：)(444332211RRRRRRRREU)(44321KEUR1R2R4I1,2I3,4ABCD电压输出桥R3五、电阻应变仪4321读数将输出电压转变为应变读数。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，必须由三个独立量才能确定一点的应力状态。三片45°应变花0°45°90°三片60°应变花0°60°120°yxxy02tg七、主应变与测量应变之间的关系：2cos212sin222sin212cos22xyyxxyyxyx22minmax)()(21xyyxyx[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][2)(2122max）（）（yuuxyx][2)(2122min）（）（yuuxyxyxyxu22tg045°xyu[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。21206021206000120600max3133）（）（1206001206002)(32tg21206021206000120600min3133）（）（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：TE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。§14－3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：光射入各向异性体产生的双折射eo二、平面应力——光学定律：2101BAnn1202BAnn)(2121Cnn1.折射率：C——模型材料的应力光学系数。1122平面偏振光平面偏振光通过受力模型)(21Ch2.光程差：3.平面偏振场中的光强：受力模型在正交平面偏振布置中P12AOf光源模型检偏镜起偏镜2)sin2sin(:aKI光强。时，检偏镜后出现黑点0I02sin①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。0sin②等差线形成的干涉条纹——等差线N以白光为光源,等差线为彩色条纹,故等差线又称等色线)(0,0黑色级等差线称为N级等差线称为1,1NhNfhNC)(21f——材料的条纹值。a、反复加载，等倾线不变，等差线改变。③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）。2)sin(:aKI光强。时，检偏镜后出现黑点0I0sinN.0.5,0级等差线称为m.1.5,1级等差线为m正交圆偏振场中，无等倾线。故等差线比较清晰。(N=0,1,2,……)4.正交圆偏振场中的光强：45°45°快轴慢轴45°45°快轴慢轴PASz