1. 1實驗臺

　　實驗臺如所示，其中試件為長寬高= 760 9 30mm的中碳鋼矩形截面梁，在純彎段中心的外表面上沿著梁高貼有五枚電阻應(yīng)變片（每片相距h/ 4） ，并在梁的端部不受力處貼上一個補償應(yīng)變片。

　　1. 2實驗原理

　　利用金屬的應(yīng)變電阻效應(yīng)，我們將測量片和補償片組成的應(yīng)變測量電橋制成電阻應(yīng)變計，電阻應(yīng)變片阻值的相對變化與應(yīng)變片金屬絲的幾何形狀的相對變形成正比，由此可知，這種變化即反映被測物體的變化。

　　1. 3實驗過程

　　實驗開始時，學(xué)生記錄鋼梁的有關(guān)原始數(shù)據(jù)，包括梁的跨距、橫截面尺寸、載荷作用點距離和標點位置等。而后將測試儀器與電阻應(yīng)變計上的相應(yīng)標點聯(lián)接，打開開關(guān)，開始加載，每加10牛頓讀一次應(yīng)變值，濕度傳感器探頭, 不銹鋼電熱管, PT100傳感器, 流體電磁閥,鑄鋁加熱器,加熱圈

加到50牛頓為止。按同樣的方法測量另一片，直到五片全部測完為止。

　　1. 4數(shù)據(jù)處理

　　對學(xué)生實驗報告的基本要**，分別用虎克定律=和材料力學(xué)公式= y/ I計算純彎曲梁橫截面上五點的彎曲正應(yīng)力，將計算結(jié)果進行比較，并做誤差分析和適當(dāng)?shù)挠懻摗?

　　2實驗所用測試儀器

　　如何將直梁受到外力后的應(yīng)變值測試出來，要用到測試儀器應(yīng)變儀。

　　2. 1電阻應(yīng)變儀

　　*常用的早期電阻應(yīng)變儀也稱為交流載波式應(yīng)變儀，它由載波震蕩器提供電橋交流電源，測量電橋中還有電阻平衡和電容平衡調(diào)整電路，其組成包括測量電橋、載波震蕩器、放大器、相敏檢波器、低通濾波器、讀數(shù)電橋和指示記錄儀等。一般這種應(yīng)變儀的基本誤差為 1% ，穩(wěn)定性4小時內(nèi)零漂 5 ，應(yīng)變測量精度為1% 3% ，考慮到構(gòu)件材料彈性模量和泊松比的測量誤差，則靜態(tài)應(yīng)力測量精度為3% 5%，如我院材料力學(xué)實驗室八十年代使用的YJD -型靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀就是采用這種雙橋結(jié)構(gòu)的，特點是輸出結(jié)果用指示電表或用記錄儀將電阻變化R/ R轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。缺點是接線復(fù)雜，讀數(shù)慢且需要修正，在課上理論講解占用時間多，學(xué)生只能看老師演示。

　　2. 2數(shù)字應(yīng)變儀

　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在原交流載波式應(yīng)變儀基礎(chǔ)上將輸出信號利用精密雙斜積分的原理進行A/ D轉(zhuǎn)換而成數(shù)字信號顯示的應(yīng)變儀。如我院九十年代使用的YJK4500型數(shù)字靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，它的基本誤差% 0. 2% 1個字， 4小時內(nèi)零點漂移% 2、讀數(shù)值變化% 0. 2% ，特點是不需要電容平衡，操作簡單，可進行多點應(yīng)變快速測量，直接用四位半數(shù)碼顯示應(yīng)變數(shù)值，在實驗課上學(xué)生可以自己動手操作。缺點是初始值不能設(shè)置為零，增加了計算工作量。

　　2. 3智能數(shù)字應(yīng)變儀

　　90年代以來智能儀表在工業(yè)過程自動化中的應(yīng)用已極為普遍。智能儀表：以微處理機或單片機為核心部件，借助計算機技術(shù)和測控技術(shù)等設(shè)計和制造出來，并用軟件代替一部分硬件功能，具有快速測量和處理數(shù)據(jù)性能的一代新型儀表， 2004年我院材料力學(xué)實驗室購置了YJZ- 8/ 16型智能數(shù)字應(yīng)變儀，其原理如所示，由來自于CPU通道的控制信號順序接通測量橋路，惠斯登電橋?qū)⑽锢硇盘枺ㄈ鐟?yīng)變、壓力、力、位移和溫度等）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)過放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換（ A/ D） ，成為對應(yīng)的數(shù)字信號，經(jīng)CPU處理后，送LCD顯示并存儲該數(shù)據(jù)，也可以把此數(shù)據(jù)傳輸給計算機。它的基本誤差：測量值的0. 1%字，穩(wěn)定性： 4小時內(nèi)% 3個字。

　　3智能數(shù)字應(yīng)變儀數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

　　3. 1實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　利用某種檢測技術(shù)將待測的模擬量由傳感器和轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號收集到計算機中進行存貯、計算和處理的裝置即為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。從我們知道， YJZ- 8智能數(shù)字應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括多路模擬開關(guān)K1 K8、放大器和模數(shù)（ A/ D）轉(zhuǎn)換器等。

　　3. 2微機檢測和控制系統(tǒng)

　　微機把從上一個環(huán)節(jié)傳過來的數(shù)字量進行運算處理，得到對被測參數(shù)進行控制的控制信號送往執(zhí)行機構(gòu)，即構(gòu)成微機檢測和控制系統(tǒng)。

　　微機（或微處理器）采用89C51增強型單片機，它包含128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器和32KB閃存，一個串行接口RS- 232C.

　　3. 3應(yīng)用軟件系統(tǒng)

　　YJZ- 8型智能數(shù)字應(yīng)變儀數(shù)據(jù)處理軟件的操作平臺為Windows98/ 16/ 2000/ XP系統(tǒng)。軟件中包括系統(tǒng)設(shè)置（參數(shù)設(shè)置、通訊端口設(shè)置和集中接收）、視圖（應(yīng)力曲線、- t曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線）和幫助等，他們在系統(tǒng)軟件的支持下，能夠快速而準確地完成對參數(shù)的檢測與顯示任務(wù)。

　　4智能數(shù)字應(yīng)變儀的優(yōu)勢

　　（ 1）該實驗課為90分鐘，上課過程分為理論講解與實際操作兩部分，以前后者需70分鐘，現(xiàn)只用30分鐘學(xué)生即可完成所需數(shù)據(jù)的測試，而且可以感受到現(xiàn)代化的實驗技術(shù)。

　　（ 2）可用儀表面板上按鍵設(shè)定各種操作方式控制系統(tǒng)的運行，還可用鍵盤向主機輸入程序，對測量數(shù)據(jù)進行各種實時處理，這種雙向設(shè)置控制，方便操作和課堂教學(xué)。

　　（ 3）在實驗中可以采取手動、自動兩種采集和平衡方式，將應(yīng)變初始值設(shè)置為零，免去了以前計算每枚應(yīng)變片的平均應(yīng)變差值步驟。

　　（ 4）改變了單一的只出各點應(yīng)變數(shù)據(jù)的實驗結(jié)果，現(xiàn)可以多點曲線實時顯示同時生成數(shù)據(jù)文件并存儲， 曲線自動生成，如3所示。

　　從實測曲線可以看出，梁的拉伸和壓縮區(qū)相對于中性層、附加外力和撤除外力時相對于中性軸非常對稱，通過這次實驗加深了學(xué)生對純彎曲梁強度的理解。

　　5小結(jié)

　　智能儀表在直梁彎曲正應(yīng)力實驗中的應(yīng)用，不僅能使傳統(tǒng)的實驗技術(shù)和儀器設(shè)備的性能得到很大的提高，而且可以發(fā)展出在新概念下的新型實驗技術(shù)和儀器設(shè)備，進而必將給實驗研究本身帶來巨大的變革，對實驗研究的發(fā)展起到巨大的推動作用。