综合性实验指导书

实验名称：动态量测仪器的使用和振动测量

实验项目性质：综合性实验

所涉及课程：建筑结构试验

计划学时：2学时

一、实验目的

1．了解动应力的电测原理、方法。

2．要求学生掌握动态电阻应变仪。

二、实验内容

通过对试件施加动荷载，测量其动应变、应力及动荷系数。实验前要求学生复习冲击动荷系数的概念及计算方法；了解动应变测量方法及动应变标定方法；了解动态应变仪及数字示波器的一般原理与使用方法。

三、实验（设计）仪器设备和材料清单

1．动态电阻应变仪及软件（参阅仪器介绍）。

2．数字示波器（参阅仪器介绍）。

3．简支梁及重物冲击试验装置。

4．游标卡尺及卷尺。

图3-1 试验装置

四、实验原理

在工程实践中经常会遇到动载荷问题，在动载荷作用下构件各点的应力应变与静载荷作用有很大的不同。按照加载速度的不同，动载荷形式也不同，在极短的时间内以很大的速度作用在构件上的载荷，称为冲击载荷，它是一种常见的动载荷形式。由冲击载荷作用而产生的应力称为冲击应力，它比静应力大得多。因此对于锻造、冲击、凿岩等承受冲击力的构件，是设计中应考虑的主要问题。

本试验采用矩形截面简支梁（图3-2），在中央受到重物Q在高度H处自由落下的冲击作用。由理论可知该简支梁的动荷系数为：

式中：H­——重物高度；

Q——重物的重量；

——简支梁受冲击的静挠度，；

L——梁的跨度；

E——材料的弹性模量；

J——梁截面的惯性矩。

实验测定：在简支梁上下表面贴上互为补偿的两片应变片，用导线接入动态应变仪及数字示波器。

1．重物Q从H高度落下冲击简支梁时，测点的动应变将通过动态应变仪及数字示波器记录下来。

2．将重物Q静止放在梁上可测得同一点的静应变。

3．动荷系数为：。

4．冲击应力为： 。

五、实验步骤及结果测试

1．记录简支梁的几何尺寸、重物高度、重量及材料的弹性模量。

2．连接导线

（1）将梁上两应变片按半桥接法接入接线盒，然后将接线盒接入动态电阻应变仪的输入插座。

（2）将动态电阻应变仪的输出端接入数字示波器。

3 ．按照动态电阻应变仪的操作规程，设置好各项参数。

4．按照数字示波器的操作规程，设置好各项参数。

5．进行应变标定：桥路调平衡后，数字示波器光点或线应在屏幕坐标的中心（可调整），然由应变仪给出标定信号（例如500με），此时数字示波器的光点或线跳动一高度，调节Y轴开关和“衰减”开关使光点或线处于数字示波器屏幕坐标的某一格上（例如第四格），可反复几次，并记录该光点或线的电压值U₀。标定完毕数字示波器光点或线仍应在屏幕坐标的中心（电压值为0伏）。

6．测试：

（1）将重物轻放在梁上，从数字示波器上记录该光点或线的电压值U_j。

（2）将重物放在H高度上，突然放下重物冲击梁的中点，从数字示波器上记录该冲击振动曲线最大的电压值U_d。

7．计算理论动荷系数及实测动荷系数，并进行比较。应变测量方法如下：设标定的应变值为ε₀，在数字示波器上对应记录为U₀，静态应变值为ε_j，在数字示波器上对应记录为U_j，动态应变值为ε_d，在数字示波器上对应记录为U_d，于是实测的动荷系数为：

六、考核形式

1．实验考核办法

一般课程实验考核，采用日常考核、操作技能考核和评阅实验报告等多种形式。

日常考核的主要内容：预习情况、实验原始记录、数据分析与处理能力和出勤率。

操作考核的主要内容：实验原理、实验理论、实验技术和实验方法，实验仪器设备的操作技能、实验常见问题的分析与处理。

2．实验成绩评定

（1）课程实验成绩按教学大纲要求按比例归入课程总成绩。

（2）课程实验旷到一次者，成绩以不及格论。课程实验成绩不合格者，不得参加该门课程的考试。

（3）考核成绩，可按优、良、中、及格、不及格五级记分制进行评定，但在计算成绩时，需按以下办法转换成百分制。

优秀：90～100分；良好：80～89分；中等：70～79分；及格：60～69分；不及格60分以下。

（4）课程实验成绩不及格者必须重修，重修学生所发生的耗材等费用自理。

（5）在评阅实验报告时指导教师若发现有抄袭作弊现象，上报院教学指导小组，学院对当事人按学籍管理办法处理，实验成绩以不及格论处。

七、实验报告要求

试验报告应包括：试验名称；试验目的；试验装置草图；仪器名称、规格；原始数据；试验结果：包括数据记录，计算结果，曲线绘制。

八、思考题

1．分析试验误差情况。

2．动应力测试与静应力测试有何异同，应注意些什么问题？