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第1章 力学测试技术概述1

1.1力学与测试技术1

1.1.1理论来源于试验研究1

1.1.2材料力学中的测试技术2

1.1.3力学以外的测试2

1.1.4测试技术的发展历史3

1.1.5力学测试技术与试验3

1.2测量的基本概念4

1.2.1测量的定义4

1.2.2测量的分类4

1.2.3关于测量方法5

1.3测试系统6

1.3.1测试系统的组成及基本要求7

1.3.2测试系统的静态特性9

1.3.3测试系统的动态特性10

1.4实验应力分析11

1.4.1实验应力分析概述11

1.4.2实验应力分析方法11

复习题12

第2章 误差分析和数据处理13

2.1误差的基本概念13

2.1.1真值13

2.1.2误差的定义14

2.1.3误差的表示方法14

2.1.4误差的来源15

2.1.5误差的分类16

2.1.6测量数据的精度16

2.2有效数字及数据运算18

2.2.1有效数字18

2.2.2数字舍入规则18

2.2.3数据运算规则19

2.2.4测量结果数值的修约20

2.3随机误差21

2.3.1抽样、样本与多次重复测量21

2.3.2正态分布的概率计算21

2.3.3数学期望与方差的估计值22

2.3.4随机误差的特性23

2.3.5随机误差的正态分布规律23

2.3.6标准差的计算24

2.3.7算术平均值标准差的计算25

2.3.8置信水平和极限误差26

2.4系统误差28

2.4.1系统误差的分类28

2.4.2系统误差对测量结果的影响29

2.4.3系统误差出现的原因及消除30

2.5粗大误差33

2.5.1粗大误差产生的原因33

2.5.2判别粗大误差准则33

2.6误差的合成34

2.6.1系统误差的合成35

2.6.2随机误差的合成35

2.6.3误差的总合成35

2.6.4间接测量的误差合成36

2.7测量的不确定度36

2.7.1概述36

2.7.2测量不确定度的定义37

2.7.3测量不确定度与误差37

2.7.4测量不确定度的评定方法38

2.7.5不确定度的合成41

2.7.6扩展不确定度的确定41

2.8数据处理42

2.8.1数据处理方法42

2.8.2一元线性回归43

复习题45

第3章 电阻应变测量原理及方法47

3.1概述47

3.2电阻应变片的工作原理、构造和分类48

3.2.1电阻应变片的工作原理48

3.2.2电阻应变片的构造48

3.2.3电阻应变片的分类49

3.3电阻应变片的工作特性及标定52

3.3.1电阻应变片的工作特性52

3.3.2电阻应变片工作特性的标定55

3.4电阻应变片的选择、安装和防护57

3.4.1电阻应变片的选择57

3.4.2电阻应变片的安装58

3.4.3电阻应变片的防护59

3.5半导体应变片59

3.5.1半导体应变片的结构及工作原理59

3.5.2半导体应变片的特点60

3.5.3半导体应变片的粘贴技术60

3.6电阻应变片的测量电路61

3.6.1直流电桥61

3.6.2电桥的平衡63

3.6.3测量电桥的基本特性64

3.6.4测量电桥的连接与测量灵敏度64

3.7电阻应变仪与应变测试系统70

3.7.1静态电阻应变仪70

3.7.2测量通道的切换71

3.7.3公共补偿接线方法73

3.7.4动态电阻应变仪76

3.7.5电阻应变测试系统77

3.8应变—应力换算关系79

3.8.1单向应力状态79

3.8.2广义胡克定律79

3.8.3已知主应力方向的二向应力状态80

3.8.4未知主应力方向的二向应力状态81

3.8.5不同形式应变花的主应变和主应力计算81

3.9测量电桥的应用83

3.9.1拉压应变的测定83

3.9.2弯曲应变的测定84

3.9.3弯曲切应力的测定86

3.9.4扭转切应力的测定87

3.9.5内力分量的测定87

3.10应变测量90

3.10.1应变的直接测量90

3.10.2应力的间接测量91

3.10.3静态应变测量92

3.10.4动态应力/应变测量94

3.11电阻应变式传感器94

3.11.1概述94

3.11.2测力（称重）传感器95

3.11.3扭矩传感器104

3.11.4压力传感器106

3.11.5多分力传感器108

3.11.6位移传感器108

3.11.7加速度传感器110

3.12电阻应变式传感器的精度、校准与使用111

3.12.1电阻应变式传感器的精度111

3.12.2电阻应变式传感器的校准111

3.12.3电阻应变式传感器的灵敏系数修正112

3.12.4电阻应变式传感器的接线方式113

复习题113

第4章 金属材料力学性能及测试原理117

4.1概述117

4.1.1工程应力和工程应变117

4.1.2材料的弹性常数118

4.1.3测试设备119

4.2金属材料拉伸时的力学性能120

4.2.1试样与原始标距120

4.2.2拉伸图与应力—应变图121

4.2.3拉伸曲线的特点与材料力学定义121

4.2.4力学性能指标及国标定义124

4.2.5应变引伸计及其标定126

4.2.6材料强度指标的测定127

4.2.7材料的塑性指标及其测定131

4.2.8材料弹性常数的测定132

4.2.9金属材料拉伸断口分析133

4.3金属材料压缩时的力学性能134

4.3.1试验机及测量工具135

4.3.2压缩力学性能指标及国标定义135

4.3.3压缩试样136

4.3.4试验条件136

4.3.5材料压缩强度指标的测定136

4.3.6压缩弹性模量Ec的测定138

4.3.7压缩试验的断口分析139

4.4金属材料扭转时的力学性能140

4.4.1扭转试样140

4.4.2试验条件140

4.4.3扭转力学性能及测定140

4.4.4扭转破坏断口形式142

复习题143

第5章 光弹性测试原理及方法144

5.1概述144

5.2光学基础知识144

5.2.1光波144

5.2.2自然光和平面偏振光145

5.2.3光波的干涉145

5.2.4双折射146

5.2.5圆偏振光147

5.3平面应力—光学定律148

5.4平面偏振光通过受力模型后的光弹性效应149

5.4.1平面偏振光装置简介149

5.4.2平面偏振光通过受力模型后的光弹性效应149

5.5圆偏振光通过受力模型后的光弹性效应151

5.5.1圆偏振光场光强方程式151

5.5.2整数级与半数级等差线153

5.6白光下的等差线—等色线154

5.7等差线条纹级数的确定155

5.7.1整数级等差线155

5.7.2非整数级等差线156

5.8等倾线的观测157

5.8.1等倾线的观测方法157

5.8.2等倾线的特征158

5.9平面光弹性应力计算159

5.9.1边界应力160

5.9.2内部应力测定160

5.9.3应力集中系数的确定163

5.10光弹性贴片法163

5.10.1光弹性贴片法的基本原理163

5.10.2主应变的分离164

复习题165

第6章 实验技术166

6.1实验设计166

6.1.1实验目的166

6.1.2实验设计应该遵循的原则166

6.1.3实验设计的辅助手段168

6.1.4材料力学实验设计实例168

6.2实验准备170

6.2.1实验对象（试样）准备170

6.2.2实验仪器准备171

6.2.3实验过程准备（预调）172

6.3实验测试过程172

6.3.1实验过程控制172

6.3.2实验数据的记录173

6.3.3异常及其处理173

6.3.4实验的重复及终止173

6.4实验数据处理174

6.4.1数据整理及数据变换174

6.4.2统计分析及回归分析174

6.4.3误差及不确定度分析174

6.5实验结果分析175

6.5.1实验现象及原因分析175

6.5.2实验结论175

6.5.3实验报告175

6.6材料力学典型实验176

6.6.1纯弯曲梁正应力分布规律实验177

6.6.2压杆稳定实验177

6.6.3薄壁圆管弯扭组合变形实验179

6.6.4开口薄壁梁弯曲中心及内力分量测定实验180

6.6.5对径受压圆环设计实验182

6.6.6开口与闭口薄壁管受扭对比实验182

6.6.7光弹性测试实验183

复习题185

参考文献186