实验四材料应力与应变测试实验
静态应力-应变测量实验指导
实验静态应力-应变测量一、实验目的1、掌握用电阻应变片组成测量电桥的方法；2、掌握应变数据采集分析仪的使用方法；3、验证电桥的和差特性及温度补偿作用；4、验证测量应变值与理论计算值的一致性。
二、实验原理1、计算机测试系统：被测信号通过传感器转为电信号（电压或电流信号），通过信号调节环节使输出大小与被测信号大小完全对应。
信号调节环节还设置不同的滤波频率，对干扰谐波进行过滤，使信号调理输出消除杂波影响。
经过调理环节的标准电压接入多路转换器，进入采样保持器及转换芯片进行数字化转换，转换后的数字信号在接口电路里锁存，再进入计算机，经过运算处理后显示、绘图或打印。
2、电桥的和差特性：电桥的输出电压与电阻（或应变）变化的符号有关。
即相邻臂电阻或应变变化，同号相减，异号相加；而相对臂则相反，同号相加，异号相减。
3、利用桥路的和差特性可以提高电桥灵敏度、补偿温度影响，从复杂应力状态中测取某一应力、消除非测量应力。
三、主要仪器及耗材等强度梁实验台、WS-3811应变数据采集分析仪、计算机、砝码四、实验内容和步骤1．了解所采用的静动态应变数据采集仪的正确使用（见附录）;2．接线；（参照附录）3．组桥方法和顺序，按图（3-1）所示的组桥方法和顺序组成各种测量电桥。
4．测量；a) 平衡电桥；b) 加载及卸载：把每一级加载及卸载后的读数值计入表中。
c) 根据（图3-1）的组桥方法和顺序分别加、卸载测量。
并将所测的应变值分别记入表中，然后将各表（各种组桥方式）的数据进行比较。
五、实验报告要求1．简叙实验方法，按表列出试验数据;2．根据试验数据计算机械滞后及非线性。
3．计算在测量载荷下，梁的理论应变值并与实测值相比较。
4．根据试验记录和计算结果说明电桥加减特性。
5、写出实验结果，分析、讨论等部分；6、说明温度对电阻应变值的影响，应如何消除该影响。
六、思考题1、利用和差特性，在测量中所起到哪些作用?2、在测量中为什么要进行温度补偿，进行温度补偿必须满足哪些条件? （附录）WS-3811应变数据采集仪：WS-3811数字式应变数据采集仪采用最新数字技术，能直接把应变量转换为数字量，能通过网络接口（TCP/IP协议）把数据传输给计算机，克服了常规应变仪只能输出模拟量（还需要另配采集仪）的缺陷，便于试验室和野外测试工作，由于该应变仪采用了网络接口，可实现多台组网操作，方便扩展。
实验项目4： 纯弯曲梁正应力电测实验
实验项目4：弯曲正应力电测实验实验日期 实验地点 成 绩 院 系 班 级 指导老师 同组成员 学生姓名 学生学号一、实验内容和目的1. 测定直梁纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律；2. 验证纯弯曲梁的正应力计算工式；3. 掌握电测法原理和电阻应变仪的使用方法。
二、实验设备及仪器（规格、型号） 1. FCL-I 型材料力学多功能实验装置。
2. HD-16A 静态电阻应变仪。
3. 钢尺。
三、实验原理在纯弯曲条件下，根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到梁横截面上任一点的正应力，理论应力值计算公式为：Izy M ∙=理σ式中M 为弯矩，I z 为横截面对中性轴的惯性矩；y 为所求应力点至中性轴的距离。
图.1 实验装置示意图如图1所示，为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁侧面不同高度y i （-20mm 、-10mm 、0、10mm 和20mm ），平行于轴线贴应变片。
实验采用1/4桥测量方法。
加载采用增量法，即每增加等量的载荷△P (500N)，测出各点的应变增量△εi ，然后分别取各点应变增量的平均值△ε实i ，依次求出各点的应变增量，由胡克定理得到实测应力值： εσ∆∙=i iE 实实将实测应力值与理论应力值进行比较，以验证弯曲正应力公式。
四、实验步骤1. 设计好本实验所需的各类数据表格。
2. 拟订加载方案。
为减少误差，先选取适当的初载荷P0（一般P0=300N左右），估算P max，分级加载。
3. 根据加载方案，调整好实验加载装置。
测量矩形截面梁的宽度b、高度h、跨度L、载荷作用点到梁支点距离a及各应变片到中性层的距离y i。
4. 按实验要求接好线组成测量电桥后，调节应变仪的灵敏系数指针，并进行预调平衡。
观察几分钟看应变仪指针有无漂移，正常后即可开始测量。
5. 加载。
均匀缓慢加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值εi，直到最终载荷。
应力应变关系及材料力学性能研究
应力应变关系及材料力学性能研究引言：应力应变关系是材料力学性能研究的基础，关乎着材料在外力作用下的变形与破坏。
本文将探讨应力应变关系的基本概念，并分析其对材料力学性能的影响。
一、应力与应变的定义：应力是指材料在外力作用下受到的内部力，为单位面积上的力。
常见的应力类型有拉应力、压应力、剪应力等。
应变是材料在受力作用下发生的变形程度，为单位长度上的变化量。
常见的应变类型有线性应变、剪应变等。
二、线弹性材料的应力应变关系：对于线弹性材料而言，应力应变关系可以通过胡克定律来描述。
胡克定律表明应力与应变之间呈线性关系，且比例系数为弹性模量。
应力=弹性模量 ×应变这意味着线弹性材料在弹性区内总是遵循胡克定律，即应力的增加与相应的应变呈线性关系。
三、非线性材料的应力应变关系：然而，并非所有材料都遵循胡克定律。
在超出线弹性范围的情况下，材料可能表现出非线性应力应变关系。
例如，在塑性变形时，材料产生塑性畸变，应力与应变之间的关系失去了线性性。
此时，材料的应力应变关系可由应力应变曲线来描述。
四、应力应变关系对材料强度和韧度的影响：应力应变关系直接决定了材料的力学性能，其中强度和韧度是两个重要的指标。
强度是指材料在外力作用下承受的最大应力，可以通过应力应变曲线中的极限强度来衡量。
强度高的材料能够承受更大的外力，具有较好的抗压能力。
韧度是指材料在断裂前能够吸收的能量，可以通过应力应变曲线下的面积来衡量。
韧度高的材料具有较好的抗拉伸能力和耐冲击性。
应力应变关系的形状和斜率都会对材料的强度和韧度产生影响。
通过调整材料的成分、结构和加工方式，可以改变应力应变关系，从而改善材料的力学性能。
五、应力应变关系的实验测定：测量材料的应力应变关系是材料力学性能研究的重要手段。
常见的实验方法包括拉伸试验、压缩试验和剪切试验等。
在实验中，使用应变计和力传感器等设备来测量应变和应力的变化。
通过绘制应力应变曲线，可以获取材料的弹性模量、屈服强度、极限强度、延伸率等参数。
实验四 聚合物材料力学性能的测试
实验六聚合物材料拉伸性能的测试一、实验目的：1、通过实验了解聚合物材料拉伸强度及断裂伸长率的意义。
2、熟悉它们的测试方法3、通过测试应力—应变曲线来判断聚合物材料的力学性能。
二、实验原理：为了评价聚合物材料的力学性能。
通常用等速施力下所获得的应力—应变曲线来进行描述。
这里所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内应力而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。
材料的组成、化学结构及聚态结构都会对应力与应变产生影响。
应力—应变实验所得的数据也与温度、湿度、拉伸速度有关，因此应规定一定的测试条件。
三、主要仪器设备及原料：1、主要仪器设备：万能试验机2、主要原料：各种高分子试样四、操作方法和实验步骤：1、试样制备拉伸实验中所用的试样依据不同材料加工成不同形状和尺寸。
每组试样应不少于5个。
试验前需对试样的外观进行检查试样，表面平整无气泡、裂纹、分层和机械损伤等缺陷。
另外为了减小环境对试样性能的影响，应在测试前将试样在测试环境中放置一定时间，使试样与测试环境达到平衡。
一般试样越厚，放置时间应越长。
具体按国家标准规定。
2、拉伸性能的测试①将合格试样编号并在试样平行部分划二标线，即标距。
测量试样工作段任意三处宽度和厚度，取其平均值。
②安装拉伸试验用夹具。
③调整引伸计标距至规定值。
④装夹试样，要使试样纵轴与上下夹头的中心线重合。
⑤在工作段装夹大变形引伸计，使引伸计中心线与上下夹头的中心线重合。
⑥录入试样信息并按照标准设置试验条件。
⑦联机。
检查屏幕显示的试验信息是否正确，如有不适之处进行修改，然后对负荷清零、轴向变形清零、位移清零。
按“试验开始”键进行试验。
⑦横梁以设定的速度开始移动，同时屏幕显示出试验曲线，根据需要可随时打开想要观察的曲线。
如应力—应变曲线、负荷—变形曲线等多种曲线⑧观察试样直到被拉断为止，按“试验结束”键结束试验。
按“数据管理”键查看试验结果。
五、实验报告：1、简述实验原理。
实验应力分析实验报告
实验应力分析实验报告1. 引言应力分析是工程领域中的重要研究方向之一。
通过对材料在外力作用下的应力变化进行分析，不仅可以深入理解材料的力学性质，还可以为工程设计和结构优化提供可靠的依据。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，研究材料在不同外力下的应力分布和变化规律。
2. 实验目的本实验的主要目的是通过应力分析实验，探究材料在外力作用下的应力分布，并通过数据采集和处理，分析不同因素对应力的影响。
3. 实验装置和材料本实验所使用的装置和材料有：•应力传感器：用于测量材料受力时的应力变化。
•外力加载器：用于施加不同大小的力。
•试样：材料样本，用于承受外力并传导到应力传感器上。
4. 实验步骤4.1 准备工作1.检查实验装置和材料的完好性，并确保其能正常工作。
2.根据实验要求选择合适的试样，并进行必要的准备工作，如清洁和测量尺寸。
4.2 搭建实验装置1.将应力传感器连接到数据采集系统，并确保连接稳定可靠。
2.将外力加载器与应力传感器相连，确保其能够传递施加的力。
4.3 实验操作1.将试样安装在外力加载器上，并调整加载器的位置，使试样受力均匀。
2.根据实验设计，逐步加载外力，并记录下相应的应力数据。
3.根据需要，可以进行多组实验，以获得更全面的数据。
4.4 数据处理和分析1.对采集到的应力数据进行整理和清洗，确保数据的准确性和可靠性。
2.利用适当的数学方法和工具，分析数据并绘制应力-应变曲线。
3.根据实验结果，分析不同因素对应力的影响，如外力大小、试样尺寸等。
4.对实验结果进行讨论，并提出可能的改进方案。
5. 实验结果与讨论根据实验操作和数据处理，我们得到了一系列的应力-应变曲线，并通过分析得出以下结论：1.随着外力的增加，材料的应力呈线性增加趋势。
2.不同尺寸的试样在相同外力下的应力略有差异，但总体趋势相似。
3.应力分布在材料中的变化不均匀，存在一定的差异性。
通过以上结果和分析，我们可以进一步深入研究材料的力学性质，为工程设计和结构优化提供可靠的参考依据。
高分子材料应力-应变曲线的测定
实验一高分子材料应力-应变曲线的测定聚合物材料在拉力作用下的应力-应变测试是一种广泛使用的最基础的力学试验。
聚合物的应力-应变曲线提供力学行为的许多重要线索及表征参数（杨氏模量、屈服应力、屈服伸长率、破坏应力、极限伸长率、断裂能等）以评价材料抵抗载荷，抵抗变形和吸收能量的性质优劣；从宽广的试验温度和试验速度范围内测得的应力-应变曲线有助于判断聚合物材料的强弱、软硬、韧脆和粗略估算聚合物所处的状况与拉伸取向、结晶过程，并为设计和应用部门选用最佳材料提供科学依据。
一、目的要求1．熟悉拉力机（包括电子拉力机）的使用；2．测定不同拉伸速度下PE板的应力-应变曲线；3．掌握图解法求算聚合物材料抗张强度、断裂伸长率和弹性模量；二、实验原理应力-应变试验通常实在张力下进行，即将试样等速拉伸，并同时测定试样所受的应力和形变值，直至试样断裂。
应力是试样单位面积上所受到的力，可按下式计算：tP bdσ=式中P为最大载荷、断裂负荷、屈服负荷b为试样宽度，m；d为试样厚度，m。
应变是试样受力后发生的相对变形，可按下式计算：0 0100%t I I Iε-=⨯式中I0为试样原始标线距离，m；I为试样断裂时标线距离，m。
应力-应变曲线是从曲线的初始直线部分，按下式计算弹性模量E（MPa，N/m2）：Eσε=式中σ为应力；ε为应变。
在等速拉伸时，无定形高聚物的典型应力-应变曲线见图15-1：a点为弹性极限，σa为弹性（比例）极限强度，εa为弹性极限伸长率。
由0到a点为一直线，应力-应变关系遵循虎克定律σ＝Eε，直线斜率E称为弹性（杨氏模量）。
y点为屈服点，对应的σy和εy称为屈服强度和屈服伸长氯。
材料屈服后可在t点处断裂，σt、εt为材料的断裂强度、断裂伸长率。
（材料的断裂强度可大于或小于屈服强度，视不同材料而定）从σt的大小，可以判断材料的强与弱，而从εt的大小（从曲线面积的大小）可以判断材料的脆与韧。
晶态高聚物材料的应力-应变曲线：在c点以后出现微晶的取向和熔解，然后沿力场方向重排或重结晶，故σc称重结晶强度。
实验四：弯曲正应力电测实验
实验四：弯曲正应力电测实验一、实验目的和要求1．学习使用应变片和电阻应变仪测定静态应力的基本原理和方法。
2．用电测法测定纯弯曲钢梁横截面不同位置的正应力。
3．绘制正应力沿其横截面高度的的分布图，观察正应变（正应力）分布规律，验证纯弯曲梁的正应力计算公式。
二、实验设备、仪器和试件1.CLDS-2000型材料力学多功能实验台。
2.YJZ —8型智能数字静态电阻应变仪。
3.LY —5型拉力传感器。
4.直尺和游标卡尺。
三、实验原理和方法（1）理论公式：本实验的测试对象为低碳钢制矩形截面简支梁，实验台如图4-1所示，加载方式如图4-2所示。
图4-1 图4-2由材料力学可知，钢梁中段将产生纯弯曲，其弯矩大小为c PM 2∆=（1） 横截面上弯曲正应力公式为ZI My=σ （2） 式中y 为被测点到中性轴z 的距离，I z 为梁截面对z 轴的惯性矩。
123bh I Z =（3）横截面上各点正应力沿截面高度按线性规律变化，沿截面宽度均匀分布，中性轴上各点的正应力为零。
截面的上、下边缘上各点正应力为最大，最大值为WM =max σ。
（2）实测公式：实验采用螺旋推进和机械加载方法，可以连续加载，荷载大小可由电子测力仪读出。
当增加压力P ∆时，梁的四个点受力分别增加作用力2/P ∆，如图4-2所示。
为了测量梁纯弯曲时横截面上应变分布规律，在梁的纯弯曲段侧面布置了5片应变片，如4-2所示，各应变片的粘贴高度见梁上各点标注。
此外，在梁的上表面沿横向粘贴了第6片应变片，用以测定材料的泊松比μ；在梁的端部上表面零应力处粘贴了第7片温度补偿应变片，可对以上各应变片进行温度补偿。
在弹性范围内，如果测得纯弯曲梁在纯弯曲时沿横截面高度上的轴向应变，则由单向应力状态的胡克定律，即：σε=E （4） 由上式可求出各点处的应力实验值。
将应力实验值σε=E 与理论值ZI My=σ进行比较，以验证弯曲正应力公式。
如果测得应变片4和6的应变满足μεε=46/则证明梁弯曲时近似为单向应力状态，即梁的纵向纤维间无挤压的假设成立。
聚合物应力—应变曲线测定
σ
3
1.软而弱 2.硬而脆
5 4 2
3.硬而强 4.软而韧 5.硬而韧
1
ε
对于形变很大的聚合物材料，由于拉伸过程中试样的截面 积发生变化,故必须转化为真应力与真应变关系.
P
真应力σ'为： σ ′ = P / A 真应变 δ 为：
L
( A为试样瞬时截面积)
L0
∆L
dLi L0 + ∆L L δ =∫ = ln = ln( ) = ln(1+ ε )(100%) L0 L L0 L0 i
六.思考题
1. 改变试验的拉伸速率会对试验产生什么影响？ 2. 在试验过程中，试样的截面积变化会对最终谱图产 生什么影响？ 3.你认为在现有的试验条件下能否真实地获得或通过 计算获得瞬时地截面积A？
五.数据处理
1. 根据电子拉力机绘出的PS，PP拉伸曲线，比较和鉴别 它们的性能特征。 2. 根据PP的载荷—伸长曲线、逐点计其σ ,
ε ,σ / ε ;
σ = P / A0 ε = ∆L / L0 σ ′ = σ (1 + ε ) J = ln(1 + ε )
(MPa ) (100%) (MPa ) (100%)
Lo Ao
上夹具
光电编码器
试样 下夹具 移动架 手动控制箱
D IN 的标准双叉型试样
3.AG—2000A岛津材料试验机1台。
机架
AG --2000A岛津材料试验机原验步骤
1.调试和安装好拉伸实验用的夹具及样品. 2.设定拉力机的实验条件(实验速度等).
样品
3.键入样品参数(标定间距、样品的厚度及 宽度) 4.检查条件无误后开始实验. 同时注意记录 仪的工作,观察扫描出来的 载荷-伸长曲线. 6.样品被拉断时停止实验.
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Rb 称做比例臂，C 为比例臂的倍率；R0 称做比较臂；RX 称做待测臂。
三、实验过程
1. 实验主要设备及实验材料 罐体耐压测试仪，数字式应变数据采集仪（型号：WS-3811N），青岛啤酒 335ml 容量的易拉罐空罐（要求：易拉罐整体完好，无破损和压痕），应变片。
2. 实验步骤 （1） 易拉罐的处理 将准备好的空易拉罐裁掉上顶，注意裁切边缘应尽量平整，裁切过 程应注意不要损坏易拉罐的罐体部分。 在外壁上需要贴应变片的部位，使用砂纸打磨，以便随后使应变片 能够与外壁紧密结合，打磨完毕后将罐身清洗干净、晾干。 （2） 应变片的粘贴 将处理好的易拉罐平放在光线好的桌面上，在罐身中部需要贴应变 片的部位涂以胶水，将准备好的应变片放在上面。放应变片时，先是 应变片一边与胶水接触，然后慢慢将应变片平放，使其一面全部与胶 水接触，紧紧压实，这样可以防止产生气泡，影响试验结果。 试验需要测量两个方向上的应变，应变片垂直于罐身中轴线，并在 0 度和 90 度节点上连接导线。 （3） 连接实验设备 a) 将贴好应变片的易拉罐装入罐体耐压测试仪，期间注意对应变片的保 护。 b) 依次连接动数字式应变数据采集仪、记录用电脑。将罐身应变片上的 两根导线分别连接到采集设备的两个接口上，Y 方向连接采集器第一 通道，X 方向链接采集器第二通道。 （4） 设置采集参数 启动应变仪采集程序，本课题使用低速数据采集。点击创建标定文 件，建立两个通道，每个通道的转换数值均设为 1000，以统一最终数 量单位。采集时间为设置为 9s。 （5） 增压及采集数据 将罐体耐压测试仪的实验压力分别设为 0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、 0.5MPa、0.6MPa，采集相应的实验数据
两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当 基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改 变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通 常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大， 再传输给处理电路（通常是 A/D 转换和 CPU）显示或执行机构。
有限元分析的主要步骤如下： 由于予以简化处理，因此导入时选择面导入,导入成功后如图 3-4 所示.
图 3-4 将截面图导入 Ansys Fig.3-4 Imported the sectional view into Ansys
前处理阶段，点击 preprocessor 进入预处理程序，选择 element type 后点 击 Add/Edit/Delete,点击 Add 添加定义，选择 Solid，Qude 8node 82，如图 3-5 所示。
3. 实验数据的处理
a） 通过所创建的标定文件，将实验得到的五组数据分别由 TXT 格式转
换能够进行曲线处理的 TIM 文件。
b） 点击绘采集曲线图，出现绘采集曲线图窗口，点击打开曲线文件。在新
打开的窗口中选择要进行曲线处理的 TIM 文件，选择完毕后点击打开。
c） 点击显示图形按钮，即可得到应变随时间变化的曲线图，点击下一通道
易拉罐截面形状如图 3-1 所示。使用 SolidWorks 等三维造型软件作出易拉 罐模型，成型后选中一端截面，将其保存为 IGS 格式，使其能够导入 Ansys 进行 模拟，如图 3-2 及 3-3 所示。
图 3-2
图 3-3 选中截面保存为 igs 格式
2、 Ansys软件进行应力应变的分析 前面，我们对 Ansys 软件进行了简单介绍。在此，用 Ansys 对易拉罐底进行
RaIa=RbIb
E
RXIX=R0I0
C
且
Ia=IX, Ib=I0
则上式整理可得：
图 9.1
RX
Ra Rb
R0
Rb
R0
A
G
B
Ra
Rx
为了计算方便，通常把 Ra/Rb 的比值选作成
D
10n（n=0,±1,±2,…）。令 C=Ra/Rb，则：
RX=CR0
可见电桥平衡时,由已知的 Ra、Rb（或 C）及 R0 值便可算出 RX。人们常把 Ra、
金属电阻应变片的内 部结构
如图 1 所示，是电 阻应变片的结构示意图，它 由基体材料、金属应变丝或 应变箔、绝缘保护片和引出 线等部分组成。根据不同的 用途，电阻应变片的阻值可 以由设计者设计，但电阻的 取值范围应注意：阻值太小， 所需的驱动电流太大，同时 应变片的发热致使本身的温 度过高，不同的环境中使用， 使应变片的阻值变化太大， 输出零点漂移明显，调零电 路过于复杂。而电阻太大， 阻抗太高，抗外界的电磁干 扰能力较差。一般均为几十 欧至几十千欧左右。
DAQ 软件采集分析试验数据
进行计算机模拟
得到试验结果
计算机模拟结果
进行比较
得出结论
图 1-1 流程图
二、实验准备知识
1、应变片 电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。 它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻 应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片
0.4
0.5
0.6
纵向
横向
表二：模拟值
上表中各值为应变片大体对应位置的纵、横向应力值。
五、理论值
对于这种柱形容器，其在内压作用下的纵、横向应力我们也可以通过计算得 到。对于下图所示的柱形容器，可按如下步骤简单推导其纵横向应力的计算公式。
垂直于容器的轴向将其截开，在界面上只有轴向应力Sy，整个界面上轴向应 力的合力与内压产生的合理平衡，即：
0.6
纵向
横向
表三：理论值
六、综合比较
将模拟得到的结果与具体实验得到的结果相，以及理论解汇总后填入下表：
压力（MPa） 0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
实验值
纵向
横向
模拟值
纵向
横向
理论值
得到数值的异同。
网格划分完毕后，对固定约束进行设置，随后进行受力面和压力大小的设定， 按照试验数据对压力进行设置完毕后即进行模拟，依次按照试验中使用的各种压 力进行模拟，模拟结果的数据如表 3-1 所示。
表 3-1 模拟结果
Fig.3-1 The result of simulation
压力（MPa） 0.2
0.3
图 3-8 网格工具对话框 Fig.3-9 MeshToll box
图 3-9 网格设定对话框 Fig.3-9 Grid hypothesis dialog box
因为易拉罐侧壁厚度为 0.11mm，所以为保证有 3 层单元格要设置单元格的 尺为 0.04mm。网格划分完毕，划分状况如图所示。
图 3-10 局部网格放大图 Fig.3-10 Partial grid enlarged drawing
电阻应变片的工作原理 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形
变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表 示：
式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m）
S——导体的截面积（cm2）
L——导体的长度（m）
我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积
实验四 材料应力与应变测试实验
一、实验简介与目的
本实验运用实验应力的方法测量易拉罐在耐压试验机上受压时罐身部位的
应力应变，对实验数据进行采集处理。将实际试验的结果与后期计算机模拟的结
果相比较，分析异同及原因。
实验基本流程
准备易拉罐
使用 SolidWorks 绘制截面
贴应变片
导入 Ansys
耐压试验
设置各项参数
规格
206 型
209 型
符号 尺寸名称 基本尺寸 极限偏差 基本尺寸 极限偏差
D
罐体外径 66.04 ±0.18 66.04 ±0.18
H
罐体高度 122.22 ±0.38 122.22 ±0.38
d
缩颈内径 57.40 ±0.25 62.64 ±0.13
B
翻遍宽度 2.22
±0.25
2.50
±0.25
都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受
外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受
外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻
的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。
2、电桥
直流单臂电桥的原理性电路如图所示。它是由四
图 3-7 线性参数输入对话框 Fig. Linear parameter input dialog box
网格的划分通过点击 Meshing 下的 MeshTool 进入，在右侧弹出的对话框中， 选择 Areas，点选 Smart Size，调整精度，将滚动条拖至 1，如图 3-8 所示。因 为要保证对于面的每一个角落都要保证有大于三个的网格，特别是有角，或拐弯 等容易断裂的地方，对网格的大小进行设置，设置情况如图 3-9。
即可看到另一方向上的应变变化。
4. 实验结果分析
将得到的不同压力下的纵向和横向应力填入下表。根据得到的应变-时间曲
线，分析内压与应变的关系，及纵向与横向应变的区别。
压力（MPa） 0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
纵向
横向
表一：实验值分析：
四、Ansys 模拟
1、绘制截面图 在 GB9106-94 铝制易拉罐标准中，对易拉罐的尺寸标准规定如表 3-1 中所示 表 3-1 缩颈翻遍罐体的主要尺寸和极限偏差
图 3-6 单元行为选择对话框 Fig.3-6 Element behavior choose dialog box