文档介绍：实验一、材料循环应力-应变曲线的探究
实验目的:
通过对材料进行循环加载并利用所获取数据绘出材料的循环应力-应变曲线,认识与分析材料的循环特性。
实验原理:
测定材料低周疲劳特性的试验方法是用一组相同的试样,分别以不同的总应变幅循环加载,以对称循环而言,可以从大致接近于材料的屈服应变到1%附近的范围内变化。正因为试验中多少超过了,所以一个完全循环加载下的变化过程必然为一种滞后环(即滞后回线)。又因为循环加载的初期,材料可能呈现循环硬化或循环软化,所以初期的滞后环并不封闭。在继续循环中,这种不稳定过程会逐步趋于稳定,并使滞后环封闭。
实验材料:
一块形状较为规则的塑料体,大型动力测试仪器以及配套分析软件。
实验步骤:
,细致调整,使夹持稳定可靠。
,使得塑料体能被持续稳定地拉伸与压缩。
,绘图分析。
实验结果:
由于软件自身数据输出的设置问题,加上应力与载荷成正比的关系,故循环应力-应变曲线可用循环载荷-应变曲线来代替。利用实验数据绘出的图形如下:
实验分析:
从图1,图2中可以看出,实验初期,曲线开始形成滞回环,但并不稳定.
从图3中可以看出,随着实验的进行,曲线形成了许多的滞回环,它们并不重合,并且看起来十分臃肿,但当选取实验进行后较长一段时间的数据分析绘图,如图4,可以发现,
曲线已经趋于稳定。
综上所述,实验现象与实验原理中的分析一致。因此可以认为,这是一次比较成功的材料循环应力-应变曲线探究实验。
实验二、矩形截面梁拉弯载荷下应变的测量
实验目的:
;
;
。
实验原理:
如图1所示,矩形截面梁受拉力F与力矩M的作用下发生变形。
图1
由材料力学知识可知,
(1)
实验过程:
图2 取应变片
图3 小心翼翼贴应变片
图4 固定应变片
图5 加载与卸载
图6 记录数据
实验结果:
组别
1
2
3
4
5
别
应变
位置
一
100
37
-1
-32
-62
二
200
78
2
-62
-139
三
299
125
12
-84
-187
四
400
165
16
-122
-305
五
500
213
32
-141
-368
六
400
172
29
-111
-306
七
300
126
22
-85
-198
八
198
85
16
-51
-98
九
100
42
9
-23
-57
表1 不同位置处的应变值
实验分析:
由上表中数据很容易看出,数据存在问题,实验有一定的错误。
实验三、锤击法悬臂梁模态测试
实验目的
(1)了解锤击法测量结构固有振动参数仪器设备的构成;
(2)掌握锤击法测量结构固有振动参数的实验方法和实验原理;
(3)熟悉锤击法测量结构固有振动参数的基本步骤。
实验原理
模态分析方法说明
模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型,来进行系统的参数识别(系统识别),从而大大地简化了系统的数学运算。通过实验测得实际响应来寻求相应的模型或调整预想的模型参数,使其成为实际结构的最佳描述。常用于振动测量和结构动力学分析,可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。此外,可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正,使计算机模型更趋于完善和合理以及用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算等。
模态分析基本原理
工程实际中的振动系统都是连续弹性体,其质量与刚度具有分析的性质,只有掌握无限多个点在每瞬间时的运动情况,才能全面描述系统的振动。因此,理论上它们都属于无限多自由度的系统,需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做,通常采用简化的方法,归结为有限个自由度的模型来进行分析,即将系统抽象为由一些集中质量块和弹性元件组成的模型。如果简化的系统模型中有n个集中质量,一般它便是一个n 自由度的系统,需要n 个独立坐标来描述它们的运动,系统的运动方程是n个二阶互相耦合(联立)的常微分方程。
经离散化处理后,一个结构的动态特性可由N阶矩阵微分方程描述:
(1)
式中f(t)为N维激振向量;x,,分别为N维位移、速度和加速度响应向量;M、K、C分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵,通常为实对称N阶矩阵。
设系统的初始状态为零,对方程式(1)两边进行拉普拉斯变换,可以得到以复数s为变量的矩阵代数方程
(2)
式中的矩阵
(3)
反映了系统动态特性,称为系统动态