5.12冲击载荷系数测定 在工程实践中经常会遇到动载荷问题，在动载荷作用下构件各点的应力应变与静载荷作用有很 大的不同。按照加载速度的不同，动载荷形式也不同，在极短的时间内以很大的速度作用在构件上 的载荷，称为冲击载荷，它是一种常见的动载荷形式。由冲击载荷作用而产生的应力称为冲击应力。 因此对于锻造、冲击、凿岩等承受冲击力的构件，是设计中应考虑的主要问题。 一，实验目的 1.运用实验的方法测定冲击应力及动荷系数： 2.了解动应力的电测原理、方法及仪器。 二.原理及实验装置 本实验采用矩形截面简支梁（图5.12-1），在中央受到重物Q在高度H处自由落下的冲击作用。 由理论可知该简支梁的动荷系数为： 2H K= 1+ (5.12-1) L/2 动态应变仪 数字示波器 图5.12-1 式中：H一重物高度，Q一重物的重量，6一简支梁的静挠度， 6产18 ,L一梁的跨度，E一料 的弹性模量，J一梁截面的惯性矩。 在简支梁上下表面贴上互为补偿的两片应变片，用导线接入动态应变仪及数字示波器。当重物 Q从H高度落下冲击简支梁时，测点的动应变将通过动态应变仪及数字示波器记录下来。再将重 物Q静止放在梁上可测得同一点的静应变动荷系数为：K,=,冲击应力为：。，=E×E 或Oa=Kd×ej 三，实验仪器设备 动态电阻应变仪，数字示波器，简支梁及重物冲击实验装置，游标卡尺及卷尺。 120
120 5.12 冲击载荷系数测定 在工程实践中经常会遇到动载荷问题，在动载荷作用下构件各点的应力应变与静载荷作用有很 大的不同。按照加载速度的不同，动载荷形式也不同，在极短的时间内以很大的速度作用在构件上 的载荷，称为冲击载荷，它是一种常见的动载荷形式。由冲击载荷作用而产生的应力称为冲击应力。 因此对于锻造、冲击、凿岩等承受冲击力的构件，是设计中应考虑的主要问题。 一．实验目的 1．运用实验的方法测定冲击应力及动荷系数； 2．了解动应力的电测原理、方法及仪器。 二．原理及实验装置 本实验采用矩形截面简支梁（图 5.12-1），在中央受到重物 Q 在高度 H 处自由落下的冲击作用。 由理论可知该简支梁的动荷系数为： j 2 1 1 H Kd （5.12-1） 式中：H―重物高度，Q―重物的重量，δj―简支梁的静挠度， j = EJ QL 48 3 ，L― 梁的跨度，E―料 的弹性模量，J―梁截面的惯性矩。 在简支梁上下表面贴上互为补偿的两片应变片，用导线接入动态应变仪及数字示波器。当重物 Q 从 H 高度落下冲击简支梁时，测点的动应变 εd将通过动态应变仪及数字示波器记录下来。再将重 物 Q 静止放在梁上可测得同一点的静应变 εj。动荷系数为： j d Kd ，冲击应力为： d E d 或 d Kd j 三．实验仪器设备 动态电阻应变仪，数字示波器，简支梁及重物冲击实验装置，游标卡尺及卷尺。 Q H L L/2 b h 动态应变仪 数字示波器 图 5.12-1
四.实验步骤 1.记录简支梁的几何尺寸、重物高度、重量及材料的弹性模量。 2.连接导线：将梁上两应变片按半桥接法接入接线盒，然后将接线盒接入动态电阻应变仪的输 入插座：将动态电阻应变仪的输出端接入数字示波器。 3.按照动态电阻应变仪的操作规程，设置好各项参数：按照数字示波器的操作规程，设置好各 项参数。 4.进行应变标定：桥路调平衡后，数字示波器光点或线应在屏幕坐标的中心（可调整），然由 应变仪给出标定信号（例如500με），此时数字示波器的光点或线跳动一高度，调节Y轴开关和“衰 减”开关使光点或线处于数字示波器屏幕坐标的某一格上（例如第四格），可反复几次，并记录该光 点或线的电压值。标定完毕数字示波器光点或线仍应在屏幕坐标的中心（电压值为0伏）。 5.测试 1)将重物轻放在梁上，从数字示波器上记录该光点或线的电压值山。 2)将重物放在H高度上，瞬间放下重物冲击梁的中点，从数字示波器上记录该冲击振动曲线最 大的电压值H。 6.计算理论动荷系数及实测动荷系数，并进行比较。应变测量方法如下：设标定的应变值为0， 在数字示波器上对应记录为0，静态应变值为，在数字示波器上对应记录为，动态应变值为， 在数字示波器上对应记录为，于是实测的动、静应变及动荷系数为： 6="4x0,6,="0,K=4-4 (5.12-2) uo Ei ui 五.注意事项 1.实验前应检查应变片及接线，不得有松动、断线或短路，否则会引起仪器的严重不平衡，输 出电流过大而导致示波器受损。 2.数字示波器各项参数应严格按规定操作，根据采样波形适当加以调整。 3.在应变标定后，应变仪所有旋钮勿再扳动。 六.预习要求 1.复习冲击动荷系数的概念及计算方法。 2.了解动应变测量方法及动应变标定方法。 3.了解动态应变仪及数字示波器的一般原理与使用方法。 七.实验报告要求 121
121 四．实验步骤 1．记录简支梁的几何尺寸、重物高度、重量及材料的弹性模量。 2．连接导线：将梁上两应变片按半桥接法接入接线盒，然后将接线盒接入动态电阻应变仪的输 入插座；将动态电阻应变仪的输出端接入数字示波器。 3．按照动态电阻应变仪的操作规程，设置好各项参数；按照数字示波器的操作规程，设置好各 项参数。 4．进行应变标定：桥路调平衡后，数字示波器光点或线应在屏幕坐标的中心（可调整），然由 应变仪给出标定信号（例如 500με），此时数字示波器的光点或线跳动一高度，调节 Y 轴开关和“衰 减”开关使光点或线处于数字示波器屏幕坐标的某一格上（例如第四格），可反复几次，并记录该光 点或线的电压值 u0。标定完毕数字示波器光点或线仍应在屏幕坐标的中心（电压值为 0 伏）。 5．测试 1）将重物轻放在梁上，从数字示波器上记录该光点或线的电压值 uj。 2）将重物放在 H 高度上，瞬间放下重物冲击梁的中点，从数字示波器上记录该冲击振动曲线最 大的电压值 ud。 6．计算理论动荷系数及实测动荷系数，并进行比较。应变测量方法如下：设标定的应变值为 ε0， 在数字示波器上对应记录为 u0，静态应变值为 εj，在数字示波器上对应记录为 uj，动态应变值为 εd， 在数字示波器上对应记录为 ud，于是实测的动、静应变及动荷系数为： 0 0 u ud d ， 0 0 u u j j ， j d Kd j d u u （5.12-2） 五．注意事项 1．实验前应检查应变片及接线，不得有松动、断线或短路，否则会引起仪器的严重不平衡，输 出电流过大而导致示波器受损。 2．数字示波器各项参数应严格按规定操作，根据采样波形适当加以调整。 3．在应变标定后，应变仪所有旋钮勿再扳动。 六．预习要求 1．复习冲击动荷系数的概念及计算方法。 2．了解动应变测量方法及动应变标定方法。 3．了解动态应变仪及数字示波器的一般原理与使用方法。 七．实验报告要求
实验报告应包括：实验名称：实验目的：实验装置草图：仪器名称、规格：原始数据：实验结 果：包括数据记录，计算结果，曲线绘制。 八.问题讨论 1.分析实验误差情况。 2.动应力测试与静应力测试有何异同，应注意些什么问题？ 122
122 实验报告应包括：实验名称；实验目的；实验装置草图；仪器名称、规格；原始数据；实验结 果：包括数据记录，计算结果，曲线绘制。 八．问题讨论 1．分析实验误差情况。 2．动应力测试与静应力测试有何异同，应注意些什么问题？