实验指导书

【简介】：

在理工科院校，实验是教学的一个重要环节，有助于学生理论联系实际，提高实际工作能力，实验指导书就是开展实验课教学的教材。

实验指导书一般都有六个部分，即封面、目录、前言、实验室守则、正文、附录。这里着重介绍正文的写作。正文包括的内容如下：

(一)实验序号 一般编成两类，即实验一，实验二……实验十……实验1，实验2……实验10……

(二)实验名称 名称要准确庄重，体现实验的主题。

(三)引言 介绍本实验的背影及其在本学科领域的地位，在科研或经济建设中的意义，解释实验中出现的名词术语、代号，指出影响本实验精度的各种因素。

(四)实验目的 以条目式列出，不加修饰。

(五)实验原理 简介实验涉及的重要概念、定律、公式及据此推算的结果。

(六)实验设备 如需用的器材、原材料、仪器仪表、药品等。

(七)实验内容及步骤 介绍本实验要做的事情及达到目的的各个阶段。

(八)注意事项 如注意人身和设备安全之类。

(九)预习要求 在实验前提出一些问题让学生思考，让学生了解实验中应记录的数据和观察的现象。

(十)思考题 引导学生消化和理解本实验的有关结论。

【范例】：

冲击载荷下梁的动态实验观测

一、概述

在工程实践中，结构物承受冲击载荷，或处于动态工作状态是极其普遍的。由于这些载荷不容易事先通过分析计算来确定，因而，结构物的强度分析，计算和设计就成为颇棘手的问题。所以，借助于实验手段确定工程结构物的工作特性和动强度分析，是一个有十分现实意义的课题。

应变片电测法是当前用以解决结构物动态测量的有效的成熟的手段。这是因为电阻应变片尺寸、体积、重量都很小，可以承受极高的动态变化频率。若配以一定的电子仪器和测量线路，就能更准确地自动显示、记录和处理测量过程中的信息。

本实验即应用应变片电测法来观测悬臂梁在冲击载荷作用下产生应变的动态过程。

二、实验目的

1．了解结构物动态测量的一般过程。

2．测定梁在冲击载荷下的冲击应力值和冲击动荷系数。

3．学习掌握应变片电测法。

三、实验原理

1．冲击实验原理

如图3－1所示(图略)，当悬挂在悬臂梁自由端B上方的小珠从H高度自由下落在B点时，梁受冲击载荷即按其固有频率作周期的阻尼振动，贴在梁上A点的电阻应变片就反映了A点的冲击应变。将应变信号输入动态应变仪、光线示波器进行胶纸记录。

2．应变标定原理

为了进行应变大小的测定，必须先对整个实验系统作应变标定，即在被测对象无应变的状态下，先使光线示波器的自动记录系统运动，在记录纸上画出了一条“零线”，然后在记录纸带继续运动时，按下“电标定”开关，则在记录纸上可获得如图3－2(图略)左端所示的电标定信号。

根据标定值开关的指数ε₀和标定应变线的高度H⁺、H^－，即可算出冲击应变信号的曲线纵坐标H和应变之间的关系常量C：

3．静载荷实验原理

为了测定冲击动荷系数，还必须先对整个实验系统作静载荷实验，以确定静应变信号的大小和B点的静挠度。

当小球静止地放在B点时，A点的应变称静应变，记作。其大小即记录在纸带上，如图3－2中间部分所示的H₁(图略)。由于采用半桥工作原理，H₁代表了的两倍。与标定信号相比，静应变的实验值公式如下：

用测高仪记录静载荷设置前后自由端B的高度读数b₀，b_c，则B点的静挠度为

4．冲击实验时应变及动荷系数的测定

在进行冲击实验时，A点的冲击应变也记录在纸带上，如图3－2(图略)右端所示，H₂为冲击波形的最大高度。根据标定应变，最大冲击应变的实验值应为：

冲击动荷系数的实验值为：

材料力学告诉我们，冲击动荷系数的理论值为：

其中，H为冲击前小球离B点的垂直高度，可用测高仪测得。

四、实验装置

本实验要使用的仪器设备有：悬臂梁冲击结构模型，动态电阻应变仪，光线示波器，测高仪，游标卡尺，钢尺。

上述设备组成如下实验装置(图略)：

五、实验内容

1．动态电阻应变仪的调试；

2．应变标定；

3．静载荷实验

4．冲击载荷实验。

六、实验步骤

1．用游标卡尺或钢尺测悬臂梁的长度L、宽度b、厚度t、应变片A点和冲击点B间的距离1。

2．按照3－2(图略)安装好实验装置。

3．安装、调节测高仪，使测高仪柱保持铅垂。调节测高仪目镜，使被测物象清晰。

4．选择适当的振动子，插入振子插座。

5．打开电源开关，预热示波器后再按起辉按钮，打开光点栅和分格线光栅，调节振动子的外临界电阻；调整记录光点；选择记录纸速和时标。

6．预调应变仪器之平稳；闭合标定，将“工作选择”钮到“静”上，调节灵敏度达到规定的数值；选择衰减。

7．按下示波器的电机离合按钮，在记录纸带上作“零线”；闭合应变仪标定开关，在记录纸带上作标定信号H⁺、H^－；断开标定开关，再作“零线”。

8．将测高仪对准B点，读数即为b₀；将小球轻轻地放在B点，调节测高仪，记下B点的读数，即为b_c。

9．用示波器记录静应变信号H₁；卸去静载，在记录纸上作“零线”。

10．将小珠徐徐升起至一定高度H，用测高仪记录下数值。

11．按下电机离合按钮，同时剪断小球悬挂线，使小球冲击悬臂梁，记录冲击应变信号。

12．再将小球挂起，按10、11两步重复一次。

七、数据处理要求

本实验要求记录动态应变仪的标定指数、衰减指数和光线示波器的振子号、时标、纸速。

本实验要求将冲击动荷系数的实验值和理论值进行比较。

八、注意事项

1．装置线路接通后必须仔细检查确认无错误时可打开电源。

2．按教材要求选择振动子，振子切忌平放和倒置。

3．按下电机离合按钮和剪断小球悬线应力争完全同步。

4．实验中不要随意闭合起辉按钮。若闭合了，则需在3分钟后方可打开，以免损坏灯泡。

九、思考题

1．已知试件长L=27．6厘米，宽b=3．52厘米，厚t=0．2厘米，应变片基点A与冲击点B的距离1=24．6厘米。小球重119克；试件为铜梁，E=10⁶公斤／厘米²。现使用V号振动子(ε_max=1300×10^－6)进行实验，求小球冲击高度H的最大值。(当ε=1300×10^－6时，铜处于弹性形变范围内)

2．若上述实验中，当ε=1300×10^－6时，铜梁已进入塑性范围，这个根据弹性范围计算的冲击最大高度是否能有保护振子的作用。

十、预习要求

1．如何选择振动子?选择振动子的要求是什么?振动子为什么不能平放或倒置?

2．如何利用测高仪读取b₀和b_c?

3．为什么在做冲击实验之前要先做应变标定和静载荷实验?

4．实验前，不通电流，熟悉一下应变仪和示波器的各旋钮的用途及其使用方法。

十一、参考文献(略)

十二、附录

1．××型动态应变仪使用说明书 (略)

2．××型光线示波器使用说明书 (略)

(本文选自中国科技大学《电测实验应力分析讲义》，选入本书时文字上有改动)

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