什么是材料力学实验?

[拼音]：cailiao lixue shiyan

[外文]：experiment on mechanics of material

测定材料的机械性能，分析实验数据，建立材料力学中结论和定律并验证它们的正确性。常用的胡克定律，就是由R.胡克在1668年至1678年间，作了一系列的d簧和钢丝试验之后建立起来的。材料力学的创始人伽利略，就曾用试验研究了拉伸、压缩和弯曲现象。根据实验的性质，材料的力学实验可分三类：

材料力学中的公式，多是在物性的假设和简化的基础上导出的。必须通过实验对这些公式的准确性和应用范围，加以验证，如梁的弯曲和压杆稳定等实验。

按国家标准中规定的方法进行拉伸、压缩、扭转、冲击、疲劳等试验，测定材料的强度极限、d性模量、疲劳极限等力学参数，作为构件设计计算的依据。常用的试验机有：万能试验机、扭转试验机、冲击试验机及疲劳试验机等。其中万能试验机是材料力学实验中最主要的机器，根据所加荷载及工作条件分为静载、动载、常温、高温及疲劳等类型。常见的常温静载万能试验机如图1 。电液伺服万能试验机具有电子计算机加载程序控制和数字处理的能力，可做多种动、静态强度试验。（见彩图）

对于形状和受力情况复杂的构件，通过实验研究其中的应力场，常用的方法有电测、光测、云纹及脆性涂层等。

（1）电测法。是将所需测定的非电量（如线应变）的变化，转换成为电量（如电阻、电容等）的变化，从而通过测定有关的电量后确定所需之非电量。如贴在构件上的电阻片，随同构件变形而引起电阻的改变，通过电阻应变仪把电阻的变化转换为贴片处的应变值。电阻片能贴在构件表面的任何部位，又可用电线远距离测量。在动载测量中，可测冲击、振动等的波形与应变。由于其灵敏度高，能间接用于测量力、位移等，因此应用范围很广。电阻片除单向（个）的以外，还有由三个单向应变片组的应变花可测平面主应变。应变花通常有“直角”型及“Δ”型两种（见应力状态和应变状态）。

（2）光测法。用特种透明材料的板材，加工成受力构件的模型，放在偏振光场中，经过偏振镜观察受力模型中出现的明暗条纹（分为等差线和等倾线），定出模型中的应力，推算出构件中的真实应力。这种仪器，称为偏振光(或光d性)仪（见彩图），其工作原理示意如图2。利用激光散光法还可求得物体内部的应变，不必切片，不要冻结，可测三向应力，如热应力，动应力及残余应力等。此外，还可用光d性贴片法，即将光d性材料的薄片粘贴在待测物体的表面，受力后贴片产生了与结构物相同的应变，再用反射式光d性仪，观察贴片的应力光图，能得到结构物表面的应力。利用全息光d性，通过等色线与等和线，再加上等倾线，就可以得到平面应力的全部分量，精度高，计算方便。

（3）云纹法(moiré method)。用平行细线刻在透明板上，做成栅板（称参考栅），再在模型上贴上画有细线的薄膜(称应变栅)；受力后，用栅板盖在应变栅上，就有相互干涉的云（条）纹出现，通过两组相互垂直的云纹，即可算出模型中的应力。

（4）脆性涂层法。主要用于研究主应力的方向。用特殊的脆性树脂溶液(松香等)涂刷在结构物的表面，干燥后，就在物体表面形成脆性涂层。结构物受力变形后，涂层出现垂直于主拉应力方向的裂纹，根据裂纹出现的先后，可知主应力的方向和分布的大致情况。

参考书目

贾有权主编：《材料力学实验》，高等教育出版社，北京，1964。赵清澄主编：《光测力学》，上海科技出版社，上海，1982。