动态应变测量与计算方法——动荷系数实验

11.1 实验目的

（1）了解动荷系数的测量原理。

（2）掌握动态应变的测试原理和方法。

（3）掌握动态电阻应变仪（图11.1）的使用。

（4）了解数据采集系统的使用方法和动态测量数据的分析方法。

图11.1 落锤冲击实验装置

11.2 实验设备

（1）等强度梁或简支梁。

（2）动态电阻应变仪。

（3）计算机数据采集系统。

（4）落锤冲击实验装置。

（5）游标卡尺和卷尺。

11.3 实验原理

本试验采用等强度梁（图11.2）或矩形截面简支梁（图11.3），在等强度梁端部或简支梁中央受到重物m在高度H处自由落下的冲击作用。由理论可知发生冲击弯曲时，最大动载应力按下式确定σdmax＝Kdσstmax，其中动荷系数Kd为：

图11.2 等强度梁

图11.3 矩形截面简支梁

式中：H——冲击物下落高度；

—受冲击梁在等值静载作用下的挠度，

m B——被冲击试样的质量；

m——冲击物的质量；

α——受冲击梁为等强度梁时取0.066667；

β——受冲击梁为简支梁时取0.4857。

在等强度梁或简支梁上下表面贴上互为补偿的两片（或四片）应变计，用导线接入动态电阻应变仪及数据采集系统。将重物m静止放在梁上可测得同一点的静应变εj。重物m从H高度落下冲击简支梁时，测出的动应变峰值εdmax，则动荷系数实测值为：

11.4 实验步骤

（1）记录等强度梁或简支梁的几何尺寸及材料的弹性模量。

（2）测量重物的质量。

（3）连接导线，将梁上应变计接入接线盒，然后将接线盒接入动态电阻应变仪。将动态电阻应变仪的输出端接入计算机数据采集系统。(www.xing528.com)

（4）按照动态电阻应变仪的操作规程，设置好各项参数，按照数据计算机采集系统的操作规程，设置好各项参数。

（5）进行应变标定：桥路调平衡后，给出应变标定信号，记录在应变标定信号下的测量值，并计算出测量值与应变标定信号的对应关系。

（6）将重物放置在试验梁预定的位置上，测量在重物作用下梁的静应变输出。

（7）将重物放置在预定的冲击高度（H）位置，突然放下重物冲击试验梁，测量在重物冲击作用下梁的动应变输出，见图11.4。

（8）计算动荷系数的理论值和实验值，并比较两者的偏差。

图11.4 实测冲击波形

11.5 注意事项

（1）实验前应检查应变计及接线，不得有松动、断线或短路。测量静应变时，重锤要缓慢放下。

（2）实验中，严禁将手伸入重锤下方。

（3）数据采集系统各项参数设置应按规定进行设置，不能随意设置。

11.6 预习要求

（1）复习冲击动荷系数的概念及计算方法。

（2）了解动态应变测量方法及动态电阻应变仪的使用方法。

（3）了解计算机数据采集系统的使用方法。

11.7 实验报告要求

自行设计并完成实验报告，实验报告的主要内容应包括：

（1）实验名称；

（2）实验目的；

（3）仪器名称、规格；

（4）实验方案概述；

（5）绘制实验装置草图；

（6）原始数据记录；

（7）原始数据分析计算过程；

（8）实验结论。

实验报告中的数据应用图形或者表格的形式表达。