力学实验教程

出版时间：2012-9  出版社：清华大学出版社  作者：贾杰，丁卫　主编  页数：279  字数：427000  

内容概要

　　《普通高等院校土木工程专业本料精品教材：力学实验教程》是为适应“加强实践教学、培养创新人才”的新世纪力学实验教学改革要求，基于清华大学出版社“普通高等院校土木工程专业本科精品教材”而编写的非力学类专业力学实验教材。《普通高等院校土木工程专业本料精品教材：力学实验教程》从一般高校的实验教学现状和改革要求出发，贯彻“内容先进、思想前瞻、覆盖面广”的编写原则，不仅包括了材料力学教学大纲规定的全部教学内容，同时纳入了理论力学实验、流体力学实验和光测力学实验，还推出了极具特色和创新的综合设计试验。

书籍目录

0 绪论
0.1 力学实验的地位
0.2 力学实验的任务
0.3 力学实验的内容
0.4 力学实验的方法
0.5 力学实验的要求
1 数据统计与误差分析
1.1 概述
1.2 数据的记录和计算
1.3 基本概念
1.4 误差的分析和控制
1.5 误差传递定律及其应用
1.6 实验数据处理
1.7 量纲分析
1.8 相似理论
2 理论力学实验
2.1 单自由度系统自由振动
2.2 单自由度系统受迫振动
2.3 摩擦因数的确定
2.4 隔振系数测定
2.5 科氏加速度与科氏惯性力演示实验
2.6 连杆质心与转动惯量的测定
2.7 动力学综合演示
2.8 单圆盘转子的临界转速测定实验
3 材料力学实验I——力学性能实验
3.1 材料的分类
3.2 材料的力学性能指标
3.3 材料的拉伸与压缩实验
3.4 金属材料的扭转实验
3.5 测定平面应变断裂韧度K.。的实验
3.6 超声法测定材料的弹性常数实验
3.7 温度对材料力学性能的影响实验
3.8 冲击实验
4 材料力学实验Ⅱ——应变电测技术基础
4.1 概述
4.2 电阻应变计
4.3 电阻应变计的工作原理
4.4 应变测量电路原理及电测技术
4.5 应变测量仪器
5 材料力学实验Ⅲ——电测应力分析实验
5.1 梁的弯曲正应力实验
5.2 电阻应变法测量材料拉伸时的弹性常数
5.3 偏心拉伸（拉、弯或压、弯组合）内力素测定实验
5.4 弯扭组合变形时主应力分析
5.5 等强度梁实验
5.6 电阻应变片灵敏度系数标定实验
5.7 压杆稳定性实验
6 流体力学实验
6.1 流体静压强测定
6.2 流体黏性效应显示
6.3 流体的相对平衡
6.4 烟风洞流谱显示
6.5 流体流动状态判别
6.6 沿总流的能量方程
6.7 毕托管测速
6.8 流体动量方程
6.9 直管沿程水头损失测定
6.10 机翼表面压强分布测定
6.11 激光多普勒测速
6.12 平面狭缝流动流场显示
6.13 圆柱绕流阻力
6.14 平板边界层测试
6.15 热线热膜风速计探针的校准
6.16 曲面边界层测速
7 光测力学实验
7.1 光测力学的发展
7.2 光学基本知识
7.3 光弹性实验原理
7.4 光弹性基本实验
7.5 云纹干涉技术
7.6 电子散斑干涉技术实验
8 综合设计实验
8.1 概述
8.2 静定桁架结构设计与应力分析实验
8.3 超静定桁架结构设计与应力分析实验
8.4 刚架组合设计与应力分析实验
8.5 薄壁构件拉伸实验
8.6 组合梁力分析实验
8.7 预应力梁实验
8.8 薄壁圆筒受内压、弯、扭组合荷载作用时内力素及主应力的测定
8.9 测定压杆临界力的振动方法
8.10 大挠度压杆稳定性实验
8.11 单项增强复合材料弹性常数测定实验
8.12 表面残余应力测定实验
9 实验力学竞赛试题汇总
9.1 首届基础力学实验竞赛试题
9.2 各省市基础力学实验竞赛试题汇总
附录
参考文献

章节摘录

版权页：   插图：   2）粘贴表面的处理 为了使应变计粘贴牢固，需要对粘贴表面进行机械、化学处理，处理范围约为应变计面积的3～5倍。 首先除去油污、锈斑、氧化膜、镀层、涂料等，根据试件材料选用粒度为220～400目的砂纸进行打磨，并打出与贴片方向成45。角的交叉条纹，然后用浸有丁酮或丙酮的脱脂棉清洗打磨部位，并用无水乙醇清洗至棉球上不见任何污渍为止。注意，擦洗时要沿单一方向进行，不要来回交替擦拭。清洗干净的表面要避免被再次污染（如用嘴吹气）及手触摸，待溶剂挥发表面完全干燥后立刻贴片。 为保证应变计粘贴位置的准确，可用无油圆珠笔芯或划针在贴片部位轻轻划出定位线。划线时，线不能划到应变计贴片部位里面，避免对应变计产生损伤。经过划线的试件表面需用丙酮、无水乙醇、丁酮、三氯乙烷、异丙醇等溶剂对贴片试件表面单向清洗，并及时擦干或烘干，避免表面有油污残留或溶剂残留，对贴片质量产生致命性影响；贴片时，尽量保证应变计的位置准确，刷胶均匀，胶量控制适量等；然后盖上聚四氟乙烯薄膜，用手指均匀挤压应变计，排除多余的胶液和气泡，同时，轻轻拨动应变计，调整应变计位置，使其定位准确，真实反映测量点的应变。 3）底胶处理 许多黏结剂要求涂底胶，并经适当地热固化处理。底胶面积约为应变计面积的1.5倍。底胶一般采用与贴片胶相同的黏结剂，厚度应控制在0. 01～0.03 mm，并按相应的固化参数进行充分固化。 在满足黏合和绝缘强度的前提下，黏结层（包括底胶）越薄越好，因为这样可以保持较强的传递应变能力，减少胶层的不匀性，降低蠕变和灵敏系数分散。有些黏结剂不需要涂刷底胶，如H-610、H-611等，这些黏结剂结合力强，绝缘强度高，蠕变小，特别适合制造传感器和进行精密的应力分析。 4）应变计粘贴 应变计粘贴是整个贴片过程中最关键的步骤，对测试精度有绝对影响。粘贴前，对所需的工具、量具（如镊子、刀片、玻璃板）用丙酮清洗干净，戴上洁净的细纱手套，用化妆笔在试件表面贴片部位和应变计基底上分别刷黏结剂，稍稍晾干，待胶液略有发黏时，按应变计的中心线对准试件的定位线准确地贴上，盖上一层聚四氟乙烯薄膜，沿应变计轴线方向用手指滚压1～2 mm，排净气泡并挤出多余的胶液；按所用黏结剂的要求自然干燥适当时间后揭掉聚四氟乙烯薄膜。注意，带有引线的应变计要从无引线的一端开始揭起，用力方向应尽量与粘贴表面平行以免将应变计带起。 粘贴完毕后，要对应变计进行认真检查，发现基底有损坏，敏感栅有变形、断路、短路，贴片位置不正确，有气泡，局部没贴上，绝缘强度不够等问题，应及时排除，或铲除重贴。 5）固化 目前国内外常用的黏结剂大多数都需要加热固化。温度、时间和压力是固化的三要素，这三者都应严格按黏结剂的相应固化工艺规范加以保证。 应变计的加压一般是在其上依次铺垫聚四氟乙烯薄膜、硅橡胶板，再用夹具或压块加压，对复杂型面，可用专门夹具加压，砂袋、捆扎加压也常常被采用。 为有效地消除内应力，一般在卸压后将温度升到高出加压固化温度30℃左右，保温1～2 min进行稳定化处理，具体的贴片固化参数可参考相应的贴片胶介绍，如H-610，贴片工艺为：初固化，加压0.1～0.3 MPa升温至135℃，保温2h，然后降温到室温卸压，再升温至165℃，保温2h，后降到室温即可。 6）粘贴质量检查 加温固化后，对应变计的粘贴质量要求作认真检查，检查项目有： （1）应变计粘贴前后阻值的变化； （2）绝缘电阻； （3）片内是否有残余的气泡； （4）贴片位置准确与否； （5）有无断路、短路或敏感栅变形等问题。 4.2.5 焊接 如果在应变计表面焊接，焊接前，应用水砂纸或含砂橡皮轻轻擦除焊端表面残留的胶液和氧化物，并清洗干净，方便焊接，避免破坏焊端；焊接温度不能太高（常温应变计不能超过250℃，焊接时间不能太长，应迅速焊接，避免高温对应变计焊端产生损伤，降低绝缘强度等。焊接引线应采用柔软、材质不能太硬的线材，以免长时间受力时，线材损坏或脱落；尽量在应变计焊端和接线端子之间的连接线上留出应力释放环，避免试件或弹性体长期受力或温度发生较大范围变化时，在连接线上形成内应力集中，造成引线拉断，使桥路或电路断路。焊接后，助焊剂应清洗干净，不能有残留，以免对应变计的绝缘强度和阻值产生影响。完毕后，应对其绝缘强度再次进行测量。 4.2.6 防护处理 对已安装好的应变计采取可靠、实用的防护措施，是保证应变计正常工作、提高测试精度的有效途径。应变计防护的根本途径，是利用一定的材料或介质将应变计连同其附件与恶劣环境隔开。所以，首先在应变计安装和使用过程中谨慎、细心地操作，保证不用手直接接触；其次是利用涂敷保护层来进行防护，应变计的防护一般可选用A2-710胶，对裸露部分进行防护，要求涂刷均匀，然后再覆盖G-004、G-704等硅橡胶即可。 4.2.7 电阻应变计使用中容易出现的问题和对策 1）贴片后阻值异常 一般情况下，应变计贴片后其阻值会有微小变化或保持不变，但往往有用户反映应变计阻值会发生很大变化，造成这一问题的因素有以下几点。 （1）加压固化时加压力过大，造成贴片后阻值异常，可适当降低加压力，推荐用户加压力范围为0.15～0.3 MPa。 （2）加压时加压力不均匀，造成应变计敏感栅变形而使阻值异常，这一问题主要是加压夹具不规范，使应变计受力不均匀所致。 （3）工装设计的曲率半径与构件不吻合，造成应变计变形或鼓包而使阻值异常。 （4）使用一段时间后，阻值发生异常。这一问题主要是由应变计本身有气泡、个别虚空或焊接时有不可靠因素存在造成的。