材料力學實驗

材料力學的創始人伽利略，就曾用材料力學實驗試驗研究了拉伸、壓縮和彎曲現象。材料力學實驗部分在整個材料力學中具有重要地位，材料力學實驗與材料力學理論教學互為支持，互為驗證，加強對材料力學理論知識的理解。主要內容包括：材料力學實驗的內容、材料力學實驗的標準、方法和要求、實驗程序和實驗報告組成。根據實驗的性質，材料的力學實驗可分三類。

材料力學中的公式，多是在物性的假設和簡化的基礎上導出的。必須通過實驗對這些公式的準確性和應用範圍，加以驗證，如梁的彎曲和壓桿穩定等實驗。理論與方法主要由：1.實驗設計的基本方法與原則；2.增量測量原理；3.對稱測量原理；4.電測法原理；5.誤差分析及數據處理簡介。

按國家標準中規定的方法進行拉伸、壓縮、扭轉、衝擊、疲勞等試驗，測定材料的 強度極限、彈性模量、疲勞極限等力學參數，作為構件設計計算的依據。常用的試驗機有：萬能試驗機、扭轉試驗機、衝擊試驗機及疲勞試驗機等。其中萬能試驗機是材料力學實驗中最主要的機器，根據所加荷載及工作條件分為靜載、動載、常溫、高溫及疲勞等類型。常見的常溫靜載萬能試驗機如圖1。電液伺服萬能試驗機具有電子計算機載入程序控制和數字處理的能力，可做多種動、靜態強度試驗。（見彩圖）

對於形狀和受力情況複雜的構件，通過實驗研究其中的應力場，常用的方法有電測、光測、雲紋及脆性塗層等。

是將所需測定的非電量（如線應變）的變化，轉換成為電量（如電阻、電 容等）的變化，從而通過測定有關的電量后確定所需之非電量。如貼在構件上的電阻片，隨同構件變形而引起電阻的改變，通過電阻應變儀把電阻的變化轉換為貼片處的應變值。電阻片能貼在構件表面的任何部位，又可用電線遠距離測量。在動載測量中，可測衝擊、振動等的波形與應變。由於其靈敏度高，能間接用於測量力、位移等，因此應用範圍很廣。電阻片除單向（個）的以外，還有由三個單嚮應變片組的應變花可測平面主應變。應變花通常有“直角”型及“Δ”型兩種（見應力狀態和應變狀態）。

用特種透明材料的板材，加工成受力構件的模型，放在偏振光場中，經過偏 振鏡觀察受力模型中出現的明暗條紋（分為等差線和等傾線），定出模型中的應力，推算出構件中的真實應力。這種儀器，稱為偏振光(或光彈性)儀（見彩圖），其工作原理示意如圖2。利用激光散光法還可求得物體內部的應變，不必切片，不要凍結，可測三嚮應力，如熱應力，動應力及殘餘應力等。此外，還可用光彈性貼片法，即將光彈性材料的薄片粘貼在待測物體的表面，受力后貼片產生了與結構物相同的應變，再用反射式光彈性儀，觀察貼片的應力光圖，能得到結構物表面的應力。利用全息光彈性，通過等色線與等和線，再加上等傾線，就可以得到平面應力的全部分量，精度高，計算方便。材料力學實驗

雲紋法(moiré method)。用平行細線刻在透明板上，做成柵板（稱參考柵），再在模型上貼上畫有細線的薄膜(稱應變柵)；受力后，用柵板蓋在應變柵上，就有相互干涉的雲（條）紋出現，通過兩組相互垂直的雲紋，即可算出模型中的應力。

主要用於研究主應力的方向。用特殊的脆性樹脂溶液(松香等)塗刷在結構物的表面，乾燥后，就在物體表面形成脆性塗層。結構物受力變形后，塗層出現垂直於主拉應力方向的裂紋，根據裂紋出現的先後，可知主應力的方向和分佈的大致情況。

賈有權主編：《材料力學實驗》,高等教育出版社,北京，1964。趙清澄主編：《光測力學》，上海科技出版社，上海，1982。