第五章 选修实验
实验五 动应力测量
一、实验目的了解动态应变仪的工作原理，学习其使用方法；
熟悉计算机数据采集实验操作过程；
掌握现代动态电阻应变测试技术。
二、仪器设备悬臂等强度梁实验台；
动态电阻应变仪或动态电阻应变仪；
计算机和打印机或示波器。
三、实验原理悬臂等强度梁实验台如图5-5-1所示，悬臂梁上、下表面中心线上各贴一枚电阻应变计。将电阻应变计接入动态应变仪接线孔内（或将两片电阻应变几计的引线接入YD-15动态电阻应变仪所附专用电桥盒），桥路如图5-5-2所示。
图5-5-1
图5-5-2
经调试后，用砝码由上而下冲击等强度梁上的加载托盘，用DY-3动态应变仪-计算机采集动态应变波形。测量动应变系统如下：
四、实验步骤
（一）若选用动态电阻应变仪-计算机测量系统，则参考如下步骤进行实验：
测量等强度梁的几何尺寸和电阻应变计的粘贴位置；
2、按半桥方式将电阻应变计接入测量电桥的接线孔；
3、依次打开Book112、DBK43A、计算机电源；
4、运行《动应力测量》软件（或参考DY-3动态电阻应变仪使用说明书自行设计虚拟仪器）；
5、点击“(”开始采样。观察初始应变曲线，确定电阻应变计初始不平衡输出应变值，必要时进行“调零”；
6、设定实验数据存盘路径和文件名，准备测试；
7、让砝码沿加载导杆自上而下自由滑落冲击托盘；
8、检查采集动应变波形是否正确、有效；
9、打印、分析实验结果。
图5-5-3 动态电阻应变测量系统
（二）若选用动态电阻应变仪-光线示波器测量系统，则参考如下步骤进行实验,
1、准备工作
（1） 接桥：YD-15动态电阻应变仪有8个通道，可同时测量8个测点的动态应变，每个通道有一个独立的电桥盒（注意：各测点不能使用公共补偿片），电桥盒内装有两个120Ω的高精密无感电阻，可与电阻应变计组合形成半桥测量。 本实验将工作片接入1、2端点之间，将补偿片接入2、3端点之间，并将电桥盒的接线柱1和5、3和7、4和8用短接片（或导线)短接起来，构成单通道半桥联接。接桥后，将电桥盒的五芯插头插入YD-15应变仪背面的“输入”插座。
（2） 仪器连接：连接DY-15电源箱与YD-15主机的连接电缆；把YD-15主机的输出线插入背面的低阻输出孔，另一端与SC-16的振动子输入线连接(已由实验室预先连接好)，振子输入线的插头插入SC-16背面的振动子输入插座，把 DY-15和SC-16的电源线与电源接通。此时各仪器的开关、旋纽应处于下列状态：
DY-15电源箱的开关在“关”位置，YD-15动态的衰减开关在“0”位置，静预开关在“预”位置，标在“0”位置，载波电源选择开关在“内振”位置，SC-16电源电压调节在220V位置，时标输入输出开关在“输出”位置，外电阻调节在“0”位置。
（3） 安装振动子
根据被测动应变的大小和频率的估计值，选择适当的振子，将其插入磁系统极靴圆孔中并把输入引线帽接在振子输入接头上。
2、启动、仪器调试和测点预调平衡
(1) 把DY-15电源箱的电源开关拨至“开”位置表指针应指24V；
(2) 将SC-16电源开关扳至“开”位置，指示灯亮；压表指220V，电机转动，磁系统恒温装置工作，预热15钟左右；
(3) 检查YD-15输出电表是否指零，若不指零，调节背面低阻基零使指针指零；
(4) 测点预调平衡。将YD-15主机的衰减开关从档开“100”开始调节“R”,“C”使静预开关在“静”或“预”位置时电表指针均应指零，直至衰减开关在“1”处为止。平衡后，将衰减开关拨到零；
(5) 按下SC-16的起辉按钮将高压汞灯点亮，把光点光栅调至最大，用专用起子前后调整振子，使振子的光点在观察屏上最亮，然后左右转动振子，使振子发出的光线与记录纸垂直，把振子的止动螺钉拧紧，把光点光栅调至适当位置；
(6) 把SC-16外电阻调节器调节“0”，把YD-15主机背面的输出开关调至振子的内阻值对应位置上。
标定
(1) 对悬臂梁进行试加载、观察，调节YD-15的衰减开关，使振子有适当的振幅，在观察屏上出现一条亮线，亮线的长度即振子光点的变化范围；
(2) 按下光线示波器电机按钮并向右旋转一下把按钮锁定，将纸速设定为25mm/s档上，按下拍摄按钮，记录纸行走一小段距离后，放开拍摄按钮，此时记录纸记录下零应变线的位置；将标定开关拨向“＋”至预定的那一档，按拍摄按钮2～3秒钟，记录纸记录预定的标定正应变值；将标定开关拨至“－”一侧，同样标定负应变线位置；最后把标定开关拨回“0”，按拍摄按钮2～3秒钟。
测量
(1) 根据动应变的频率大小，选择适当的纸速和时标，将记录定长旋钮旋至记录纸所需的长度位置上。开始加载，冲击悬臂梁，同时按下示波器的拍摄按钮并右旋锁定，记录纸走动、送出，记录下动态应变曲线。
(2) 梁的振动衰减静止后，再做一次标定。
(3) 撕下记录线，在荧光灯或弱的日光下第二次曝光数秒钟，便可呈现出应变曲线。
根据应变记录曲线可求出：
图5-5-4
其中：为选定的标定应变()。
五、实验报告要求简述动态应力测量方法和测量步骤；
打印实测动应变曲线；
确定梁受冲击所产生的最大动应力并与理论值比较；
确定梁的自由振动频率。
实验五 动应力测量
一、实验目的了解动态应变仪的工作原理，学习其使用方法；
熟悉计算机数据采集实验操作过程；
掌握现代动态电阻应变测试技术。
二、仪器设备悬臂等强度梁实验台；
动态电阻应变仪或动态电阻应变仪；
计算机和打印机或示波器。
三、实验原理悬臂等强度梁实验台如图5-5-1所示，悬臂梁上、下表面中心线上各贴一枚电阻应变计。将电阻应变计接入动态应变仪接线孔内（或将两片电阻应变几计的引线接入YD-15动态电阻应变仪所附专用电桥盒），桥路如图5-5-2所示。
图5-5-1
图5-5-2
经调试后，用砝码由上而下冲击等强度梁上的加载托盘，用DY-3动态应变仪-计算机采集动态应变波形。测量动应变系统如下：
四、实验步骤
（一）若选用动态电阻应变仪-计算机测量系统，则参考如下步骤进行实验：
测量等强度梁的几何尺寸和电阻应变计的粘贴位置；
2、按半桥方式将电阻应变计接入测量电桥的接线孔；
3、依次打开Book112、DBK43A、计算机电源；
4、运行《动应力测量》软件（或参考DY-3动态电阻应变仪使用说明书自行设计虚拟仪器）；
5、点击“(”开始采样。观察初始应变曲线，确定电阻应变计初始不平衡输出应变值，必要时进行“调零”；
6、设定实验数据存盘路径和文件名，准备测试；
7、让砝码沿加载导杆自上而下自由滑落冲击托盘；
8、检查采集动应变波形是否正确、有效；
9、打印、分析实验结果。
图5-5-3 动态电阻应变测量系统
（二）若选用动态电阻应变仪-光线示波器测量系统，则参考如下步骤进行实验,
1、准备工作
（1） 接桥：YD-15动态电阻应变仪有8个通道，可同时测量8个测点的动态应变，每个通道有一个独立的电桥盒（注意：各测点不能使用公共补偿片），电桥盒内装有两个120Ω的高精密无感电阻，可与电阻应变计组合形成半桥测量。 本实验将工作片接入1、2端点之间，将补偿片接入2、3端点之间，并将电桥盒的接线柱1和5、3和7、4和8用短接片（或导线)短接起来，构成单通道半桥联接。接桥后，将电桥盒的五芯插头插入YD-15应变仪背面的“输入”插座。
（2） 仪器连接：连接DY-15电源箱与YD-15主机的连接电缆；把YD-15主机的输出线插入背面的低阻输出孔，另一端与SC-16的振动子输入线连接(已由实验室预先连接好)，振子输入线的插头插入SC-16背面的振动子输入插座，把 DY-15和SC-16的电源线与电源接通。此时各仪器的开关、旋纽应处于下列状态：
DY-15电源箱的开关在“关”位置，YD-15动态的衰减开关在“0”位置，静预开关在“预”位置，标在“0”位置，载波电源选择开关在“内振”位置，SC-16电源电压调节在220V位置，时标输入输出开关在“输出”位置，外电阻调节在“0”位置。
（3） 安装振动子
根据被测动应变的大小和频率的估计值，选择适当的振子，将其插入磁系统极靴圆孔中并把输入引线帽接在振子输入接头上。
2、启动、仪器调试和测点预调平衡
(1) 把DY-15电源箱的电源开关拨至“开”位置表指针应指24V；
(2) 将SC-16电源开关扳至“开”位置，指示灯亮；压表指220V，电机转动，磁系统恒温装置工作，预热15钟左右；
(3) 检查YD-15输出电表是否指零，若不指零，调节背面低阻基零使指针指零；
(4) 测点预调平衡。将YD-15主机的衰减开关从档开“100”开始调节“R”,“C”使静预开关在“静”或“预”位置时电表指针均应指零，直至衰减开关在“1”处为止。平衡后，将衰减开关拨到零；
(5) 按下SC-16的起辉按钮将高压汞灯点亮，把光点光栅调至最大，用专用起子前后调整振子，使振子的光点在观察屏上最亮，然后左右转动振子，使振子发出的光线与记录纸垂直，把振子的止动螺钉拧紧，把光点光栅调至适当位置；
(6) 把SC-16外电阻调节器调节“0”，把YD-15主机背面的输出开关调至振子的内阻值对应位置上。
标定
(1) 对悬臂梁进行试加载、观察，调节YD-15的衰减开关，使振子有适当的振幅，在观察屏上出现一条亮线，亮线的长度即振子光点的变化范围；
(2) 按下光线示波器电机按钮并向右旋转一下把按钮锁定，将纸速设定为25mm/s档上，按下拍摄按钮，记录纸行走一小段距离后，放开拍摄按钮，此时记录纸记录下零应变线的位置；将标定开关拨向“＋”至预定的那一档，按拍摄按钮2～3秒钟，记录纸记录预定的标定正应变值；将标定开关拨至“－”一侧，同样标定负应变线位置；最后把标定开关拨回“0”，按拍摄按钮2～3秒钟。
测量
(1) 根据动应变的频率大小，选择适当的纸速和时标，将记录定长旋钮旋至记录纸所需的长度位置上。开始加载，冲击悬臂梁，同时按下示波器的拍摄按钮并右旋锁定，记录纸走动、送出，记录下动态应变曲线。
(2) 梁的振动衰减静止后，再做一次标定。
(3) 撕下记录线，在荧光灯或弱的日光下第二次曝光数秒钟，便可呈现出应变曲线。
根据应变记录曲线可求出：
图5-5-4
其中：为选定的标定应变()。
五、实验报告要求简述动态应力测量方法和测量步骤；
打印实测动应变曲线；
确定梁受冲击所产生的最大动应力并与理论值比较；
确定梁的自由振动频率。
