力学测试技术基础

第1章测试技术概念

1.1绪论

1.1.1测试技术的发展历史

1.1.2力学测试技术与实验

1.2测量的基本概念

1.2.1测量的定义

1.2.2测量的分类

1.2.3关于测量方法

1.3测试系统

1.3.1测试系统的组成及基本要求

1.3.2测试系统的静态特性

1.3.3测试系统的动态特性

1.4实验应力分析

1.4.1实验应力分析概述

1.4.2实验应力分析方法

复习题

第2章误差分析和数据处理

2.1误差的基本概念

2.1.1真值

2.1.2误差的定义

2.1.3误差的表示方法

2.1.4误差的来源

2.1.5误差的分类

2.1.6测量数据的精度

2.2有效数字及数据运算

2.2.1有效数字

2.2.2数字舍入规则

2.2.3数据运算规则

2.3随机误差

2.3.1抽样、样本与多次重复测量

2.3.2正态分布的概率计算

2.3.3数学期望与方差的估计值

2.3.4随机误差的特性

2.3.5随机误差的正态分布规律

2.3.6标准差的计算

2.3.7算术平均值标准差的计算

2.3.8置信水平和极限误差

2.4系统误差

2.4.1系统误差的分类

2.4.2系统误差对测量结果的影响

2.4.3系统误差出现的原因及消除

2.5粗大误差

2.5.1粗大误差产生的原因

2.5.2判别粗大误差准则

2.6误差的合成

2.6.1系统误差的合成

2.6.2随机误差的合成

2.6.3误差的总合成

2.6.4间接测量的误差合成

2.7测量的不确定度

2.7.1概述

2.7.2测量不确定度的定义

2.7.3测量不确定度与误差

2.7.4不确定度的合成

2.8数据处理

2.8.1数据处理方法

2.8.2一元线性回归

复习题

第3章电阻应变测量原理及方法

3.1概述

3.2电阻应变片的工作原理、构造和分类

3.2.1电阻应变片的工作原理

3.2.2电阻应变片的构造

3.2.3电阻应变片的分类

3.3电阻应变片的工作特性及标定

3.3.1电阻应变片的工作特性

3.3.2电阻应变片工作特性的标定

3.4电阻应变片的选择、安装和防护

3.4.1电阻应变片的选择

3.4.2电阻应变片的安装

3.4.3电阻应变片的防护

3.5半导体应变片

3.5.1半导体应变片的结构及工作原理

3.5.2半导体应变片的特点

3.5.3半导体应变片的粘贴技术

3.6电阻应变片的测量电路

3.6.1直流电桥

3.6.2电桥的平衡

3.6.3测量电桥的基本特性

3.6.4测量电桥的连接与测量灵敏度

3.7电阻应变仪与应变测试系统

3.7.1静态电阻应变仪

3.7.2测量通道的切换

3.7.3公共补偿接线方法

3.7.4动态电阻应变仪

3.7.5电阻应变测试系统

3.8应变应力换算关系

3.8.1单向应力状态

3.8.2已知主应力方向的二向应力状态

3.8.3未知主应力方向的二向应力状态

3.9测量电桥的应用

3.9.1拉压应变的测定

3.9.2弯曲应变的测定

3.9.3弯曲切应力的测定

3.9.4扭转切应力的测定

3.9.5内力分量的测定

3.10应变测量

3.10.1应变的直接测量

3.10.2应力的间接测量

3.10.3静态应变测量

3.10.4动态应力应变测量

3.11电阻应变式传感器

3.11.1概述

3.11.2测力（称重）传感器

3.11.3扭矩传感器

3.11.4压力传感器

3.11.5多分力传感器

3.11.6位移传感器

3.11.7加速度传感器

复习题

第4章金属材料力学性能及测试原理

4.1概述

4.1.1工程应力和工程应变

4.1.2材料的弹性常数

4.2金属材料拉伸时的力学性能

4.2.1试样与原始标距

4.2.2拉伸图与应力应变图

4.2.3拉伸曲线的特点与材料力学定义

4.2.4力学性能指标及国标定义

4.2.5应变引伸计及其标定

4.2.6材料强度指标的测定

4.2.7材料的塑性指标及其测定

4.2.8材料弹性常数的测定

4.2.9金属材料拉伸断口分析

4.3金属材料压缩时的力学性能

4.3.1试验机及测量工具

4.3.2压缩力学性能指标及国标定义

4.3.3压缩试样

4.3.4实验条件

4.3.5材料压缩强度指标的测定

4.3.6压缩弹性模量(Ec)的测定

4.3.7压缩实验的断口分析

4.4金属材料扭转时的力学性能

4.4.1扭转试样

4.4.2实验条件

4.4.3扭转力学性能及测定

4.4.4扭转破坏断口形式

复习题

第5章光弹性测试原理及方法

5.1概述

5.2光学基础知识

5.2.1光波

5.2.2自然光和平面偏振光

5.2.3光波的干涉

5.2.4双折射

5.2.5圆偏振光

5.3平面应力光学定律

5.4平面偏振光通过受力模型后的光弹性效应

5.4.1平面偏振光装置简介

5.4.2平面偏振光通过受力模型后的光弹性效应

5.5圆偏振光通过受力模型后的光弹性效应

5.5.1圆偏振光场光强方程式

5.5.2整数级与半数级等差线

5.6白光下的等差线等色线

5.7等差线条纹级数的确定

5.7.1整数级等差线

5.7.2非整数级等差线

5.8等倾线的观测

5.8.1等倾线的观测方法

5.8.2等倾线的特征

5.9平面光弹性应力计算

5.9.1边界应力

5.9.2内部应力测定

5.9.3应力集中系数的确定

5.10光弹性贴片法

5.10.1光弹性贴片法的基本原理

5.10.2主应变的分离

复习题

第6章实验技术

6.1实验设计

6.1.1实验目的

6.1.2实验设计应该遵循的原则

6.1.3实验设计的辅助手段

6.1.4材料力学实验设计实例

6.2实验准备

6.2.1实验对象(试样)准备

6.2.2实验仪器准备

6.2.3实验过程准备(预调)

6.3实验测试过程

6.3.1实验过程控制

6.3.2实验数据的记录

6.3.3异常及其处理

6.3.4实验的重复及终止

6.4实验数据处理

6.4.1数据整理及数据变换

6.4.2统计分析及回归分析

6.4.3误差及不确定度分析

6.5实验结果分析

6.5.1实验现象及原因分析

6.5.2实验结论

6.5.3实验报告

6.6材料力学典型实验

6.6.1纯弯曲梁正应力分布规律实验

6.6.2压杆稳定实验

6.6.3薄壁圆管弯扭组合变形实验

6.6.4开口薄壁梁弯曲中心及内力分量测定实验

6.6.5对径受压圆环设计实验

6.6.6开口与闭口薄壁管受扭对比实验

6.6.7光弹性测试实验

复习题

参考文献

　　力学测试技术是用各种不同的实验方法和手段来测量材料的力学性能(或称机械性能)、受力零构件和工程结构的应力、应变、力、力矩、位移等力学量参数，以解决工程结构中的强度、刚度、稳定性等问题。力学测试技术也为一些力学量传感器的设计与制造提供必要的理论及实验依据。本书可作为材料力学实验的配套教材，也可作为独立设课的材料力学实验课程的教材。　　本书为高等院校材料力学课程的实验教材。　　本书分6章：第1章介绍了测试技术的概念和实验应力分析方法；第2章从工程角度讨论了误差分析及处理方法；第3章详细分析了电阻应变测试的原理和方法，并介绍了多种应用应变测试原理的传感器；第4章论述了金属材料力学性能测试的有关实验标准和-实验方法；第5章介绍了光弹性实验原理及方法；第6章讨论了实验技术方面的有关问题，并介绍了若干材料力学的典型实验。　　本书可作为材料力学实验的配套教材，也可作为独立设课的材料力学实验课程的教材。