第七章 散斑法和云纹法
塑形力学概况与研究进展
塑形力学概况与研究进展姓名：潘清学号：SQ10018014033一、塑性力学的概况塑性力学又称塑性理论，是固体力学的一个分支，它主要研究固体受力后处于塑性变形状态时，塑性变形与外力的关系，以及物体中的应力场、应变场以及有关规律，及其相应的数值分析方法。
物体受到足够大外力的作用后，它的一部或全部变形会超出弹性范围而进入塑性状态，外力卸除后，变形的一部分或全部并不消失，物体不能完全恢复到原有的形态。
要注意的是塑性力学考虑的永久变形只与应力和应变的历史有关，而不随时间变化，永久变形与时间有关的部分属于流变学研究的范畴。
一般将塑性力学分为数学塑性力学和应用塑性力学，其含义同将弹性力学的分为数学弹性理论和应用弹性力学是类似的。
前者是经典的精确理论，后者是在前者各种假设的基础上，根据实际应用的需要，再加上一些补充的简化假设而形成的应用性很强的理论。
从数学上看，应用塑性力学粗糙一些，但从应用的角度看，它的方程和计算公式比较简单，并且能满足很多结构设计的要求。
从学科建立过程来看，塑性力学是以实验为基础，从实验中找出受力物体超出弹性极限后的变形规律，据以提出合理的假设和简化模型，确定应力超过弹性极限后材料的本构关系，从而建立塑性力学的基本方程。
解出这些方程，便可得到不同塑性状态下物体中的应力和应变。
塑性力学的基本实验主要分两类：单向拉伸实验和静水压力实验。
通过单向拉伸实验可以获得加载和卸载时的应力-应变曲线以及弹性极限和屈服极限的值；在塑性状态下，应力和应变之间的关系是非线性的且没有单值对应关系。
由静水压力实验得出，静水压力只能引起金属材料的弹性变形且对材料的屈服极限影响很小（岩土材料则不同）。
为简化计算，根据实验结果，塑性力学采用的基本假设有：①材料是各向同性和连续的。
②平均法向应力不影响材料的屈服，它只与材料的体积应变有关，且体积应变是弹性的，即静水压力状态不影响塑性变形而只产生弹性的体积变化。
这个假定主要根据是著名的Brid-gman试验。
1汉英力学名词(1993)
BZ反应||Belousov-Zhabotinski reaction, BZ reactionFPU问题||Fermi-Pasta-Ulam problem, FPU problemKBM方法||KBM method, Krylov-Bogoliubov-Mitropolskii method KS[动态]熵||Kolmogorov-Sinai entropy, KS entropyKdV 方程||KdV equationU形管||U-tubeWKB方法||WKB method, Wentzel-Kramers-Brillouin method[彻]体力||body force[单]元||element[第二类]拉格朗日方程||Lagrange equation [of the second kind] [叠栅]云纹||moiré fringe; 物理学称“叠栅条纹”。
[叠栅]云纹法||moiré method[抗]剪切角||angle of shear resistance[可]变形体||deformable body[钱]币状裂纹||penny-shape crack[映]象||image[圆]筒||cylinder[圆]柱壳||cylindrical shell[转]轴||shaft[转动]瞬心||instantaneous center [of rotation][转动]瞬轴||instantaneous axis [of rotation][状]态变量||state variable[状]态空间||state space[自]适应网格||[self-]adaptive meshＣ0连续问题||C0-continuous problemＣ1连续问题||C1-continuous problemＣＦＬ条件||Courant-Friedrichs-Lewy condition, CFL condition ＨＲＲ场||Hutchinson-Rice-Rosengren fieldＪ积分||J-integralＪ阻力曲线||J-resistance curveＫＡＭ定理||Kolgomorov-Arnol'd-Moser theorem, KAM theoremＫＡＭ环面||KAM torusｈ收敛||h-convergenceｐ收敛||p-convergenceπ定理||Buckingham theorem, pi theorem阿尔曼西应变||Almansis strain阿尔文波||Alfven wave阿基米德原理||Archimedes principle阿诺德舌[头]||Arnol'd tongue阿佩尔方程||Appel equation阿特伍德机||Atwood machine埃克曼边界层||Ekman boundary layer埃克曼流||Ekman flow埃克曼数||Ekman number埃克特数||Eckert number埃农吸引子||Henon attractor艾里应力函数||Airy stress function鞍点||saddle [point]鞍结分岔||saddle-node bifurcation安定[性]理论||shake-down theory安全寿命||safe life安全系数||safety factor安全裕度||safety margin暗条纹||dark fringe奥尔-索末菲方程||Orr-Sommerfeld equation奥辛流||Oseen flow奥伊洛特模型||Oldroyd model八面体剪应变||octohedral shear strain八面体剪应力||octohedral shear stress八面体剪应力理论||octohedral shear stress theory巴塞特力||Basset force白光散斑法||white-light speckle method摆||pendulum摆振||shimmy板||plate板块法||panel method板元||plate element半导体应变计||semiconductor strain gage半峰宽度||half-peak width半解析法||semi-analytical method半逆解法||semi-inverse method半频进动||half frequency precession半向同性张量||hemitropic tensor半隐格式||semi-implicit scheme薄壁杆||thin-walled bar薄壁梁||thin-walled beam薄壁筒||thin-walled cylinder薄膜比拟||membrane analogy薄翼理论||thin-airfoil theory保单调差分格式||monotonicity preserving difference scheme 保守力||conservative force保守系||conservative system爆发||blow up爆高||height of burst爆轰||detonation; 又称“爆震”。
电阻应变及测量桥路_图文
二、实验应力分析方法
实验应力分析方法很多，主要有：应变电测 法、光测法、脆性涂层法和应变机械测量法等 。其中最广泛应用的是应变电测法和光测法。
1、电测法
电测法中有电阻、电容、电感、电磁等多种方法 。
电阻应变测试方法：用电阻应变片测定构件表 面的应变，再根据应变—应力关系确定构件表面 的应力状态的一种实验应力分析方法。
（1）优点：有较高的灵敏度和精度，测量范围 广，易于实现数字化和自动化，可在高温、高压 、强磁、液下等特殊条件下使用，体积小，尺寸 小，重量轻，可实现现场的实时检测。
（2）缺点：只能测构表面的应变，不能全域性测量 ，受外界环境（如温度）的影响。
2、光测法
光测法中有光弹性法、全息干涉法、激光散斑 干涉法、云纹法等，其中以光弹性法应用比较广泛 。
五．几种桥测量 3. 全桥测量 4. 对臂测量 5. 温度补偿
6. 串联和并联接线法 串联
所以： 1.串联桥臂应变为各个应变计应变值的算术平均值 2.串联后桥路电阻增大，在限定电流情况下可加大 供桥电压，加大输出。
并联
桥臂应变
若各个应变计电阻改变量相同 并联后桥臂电阻减小，输出电流可以提高。用电流表 记录有利。
六．内力分离
组合变形的构件，通过合理布置应变片位置和方位，并 采用正确的组桥接法可以将应变单独测量出来
例1：偏心拉压
为消除偏心的影响在弹性杆件上 对称地贴了四个应变片
将各点结果代入公式
仪器读得的应变值与待测应变值的比 成为桥臂系数，本例中桥臂系数为
例2，圆轴受扭矩和拉力共同作用，要求从扭矩中分离拉 力影响
实验应力分析是用实验分析方法确定受力构件 的应变、应力的一门学科，是材料力学测试的一个 重要部分也是本门课程的主要研究内容。
2.6典型局部应力
2.6典型局部应力2.6.1概述（1）局部应力的客观存在（2）局部应力的危害压力容器=壳体+接管+附件 较小时危害不大； 较大时→疲劳破坏 失去安定性局部应力的产生（3）局部应力的确定理论计算（难以得到解析解）：薄膜解+弯曲解应力集中系数法数值法实测法经验公式2.6.2受内压壳体与接管连接处的局部应力应力集中系数的影响因素：★接管与壳体连接方式：平齐式与内插式 斜接、正交、切向★开孔系数：ρ正比于应力集中开孔越大，应力集中越厉害。
★接管厚度：反比于应力集中系数。
★壳体厚度：反比于应力集中系数。
2.6.2.2应力指数法----为同时考虑三向应力（壳体接管处的径向、经向和环向应力σr ，σt ，σn ），并求得各向应力的最大值，故引入下式：maxii I θσσ=r 接管平均半径， R 壳体平均半径， T 壳体壁厚（i=r,t,n ）■应力指数法已列入中国、美国、日本等国家压力容器分析设计标准如：JB4732-1997（P159）2.6.2.3经验公式01,,,r D d t K f T D T t ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）Rodavaugh 公式0.1480.1820.3670.38201 2.8r D d t K T D T t --⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭适用范围： D/T ＜1000.09≤t/T ≤4.3; 0.5＜r 0/t ＜12.5 对d/D 无要求。
（2）Decock公式K=t适用范围： 1.4≤D/T≤240;0.048≤t/T≤2.5;0.04≤d/D≤1.02.6.2.4数值计算应力数值计算的方法比较多，如：差分法变分法边界元法有限单元法：目前使用最广泛2.6.2.5应力测试（实验应力分析方法）----直接测量计算部位的应变，通过换算（可由仪器完成）得到应力。
----是验证计算结果可靠性的有效方法。
----常用方法：电测法光弹性法云纹法、全息法、散斑法等2.6.3降低局部应力的措施2.6.3.1合理的结构设计（1）减少两连接件的刚度差（2）尽量采用圆弧过渡（32.6.3.2减小附件传递的局部载荷管道、阀门等设置支架或支撑，可降低其重量对壳体的影响；对接管设热补偿元件，可降低热胀冷缩的热负荷。
实验应力分析
第 2 章 电阻应变计的原理及使用
2.1 电阻应变计的工作原理
电阻应变计习惯称为电阻应变片，简称应变计或应变片。出现于第二次世界大战结束的
前后，已经有六十多年的历史。电阻应变计的应用范围十分广泛，适用的结构包括航空、航
天器、原子能反应堆、桥梁、道路、大坝以及各种机械设备、建筑物等；适用的材料包括钢
当进行多次重复测量时，输入量由小到大或由大到小重复变化，而对应于同一输入量其 输出量亦不相同，这种偏差称为重复性误差。常用全量程中的最大重复性误差与满量程的百 分数来表示测量系统的重复性指标。 1.2.6 零漂与温漂
当测量系统的输入量和环境温度不变时，输出量随时间变化，称为零漂。由外界环境温 度的变化引起的输出量变化，称为温漂。
2
图 1-2 测量系统的滞后
1.2.4 灵敏限与分辨率 当输入量由零逐渐加大时，存在着某个最小值，在该值以下，系统不能检测到输出，但
这个最小值一般不易确定，为此规定一个最小输出值，而与它相应的输入值即为系统能够检 测到输出的最小输入值，称为灵敏限。
如果输入量从任意非零值缓慢地变化，将会发现在输入量变化值没有超过某一数值之 前，系统不能检测到输出量变化，因此存在一个最小输入变化量。为了便于确定，规定了一 个最小输出变化量，而与它相应的输入变化量即为系统能够检测到输出量变化的最小输入变 化量，称为分辨率。一般指针式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半，数字式仪表的 分辨率是最后一位的一个“字”。 1.2.5 重复性
滞后表示当测量系统的输入量由小增加到某一值和由大减小到某一值的两种情况下，对
于同一输入量其输出量不相同，如图 1-2 所示，同一输入量时的输出量偏差 yd − yc ，称
为滞后偏差。最大滞后偏差 yd − yc max 与全量程输出范围 ymax 比值的百分数，称为测量
基于优化电子散斑光谱的三维物体测量研究
２１ ０ ０年 ３月
应 用 光 学
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｐ ｉｄ Ｏｐ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｆＡｐ ｌ ｔｃ ｅ
Ｖ ｏ１ ３１ Ｎ Ｏ． ． ２
Ｍ ａｒ ２０１ ． ０
文章 编 号 ： ０ ２ ２ ８ （ ０ Ｏ ０பைடு நூலகம்— ２ ３ ０ １ ０—０ ２ ２ １ ） ２０ ６－４
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｓ ｅ ｋ ｅ；ｔ ｒ ｅ ｄ ｍ ｅ ｓｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌｃ ｒ ｎ ｃ ｐ ｃ ｌ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｎ；ｐ ａ ｅ ｓ ｉ ； ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｈ ｓ — ｈｆ ｔ ａ ｕｅ ｎ
引 言
在 特殊环 境下 的物 体形 变测 量 方法 主要 有 ［ ： １ ］ 全 息干 涉法 、 光学散 斑方 法 、 电子 散斑 干涉 法 、 纹 云 法、 云纹 干涉法 及焦 散线 法 。其 中电子散 斑 光谱技
ｏ ｉ ｉｅ ｌ ｃ ｒ ｎ ｓ ｅ ｋ ｅ ｓ ｅ ｔ ｕ ｐｔｍ ｚ ｄ ｅ ｅ ｔ ｏ ｐ ｃ ｌ ｐ ｃ ｒ ｍ
Ｗ Ａ Ｎ Ｇ ｏ Ｈ ｎｇ— ｕ， ＳＩＸ ｉ — ｈ ｎｇ ｙｏ ｎｓ ｅ
（ ｅ ｃ ｐａ ｉ ｃ ｏｌ Ｈ ｂｉＯ ｃｕ ｔｏｎ Ｔｅ ｈｎ ｏｇｙ Ｃｏ ｌｇｅ，Ｈｅｂ ５８ ０，Ｃｈｉ ｌｅ ｉ４ ０３ ｎａ）
基 于优 化 电子 散斑 光谱 的三 维 物 体测 量研 究
王 洪有 ， 司 新 生
５ ０ ０ （ 壁 职 业 技 术 学 院 ，河 南 鹤 壁 ４ ８ ３ ） 鹤
摘
要 ：用激 光 光束 直接 照射到 测试表 面 ，再 用 Ｃ Ｄ采 其 变形 前后 表 面散 斑颗 粒 干 涉形成 的条 Ｃ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｗ ｈ ａ ｅ ｅ ｍ ｉｅ ｔｙ ｒ ｄｉｔ ｄ ｔ ｈｅ ｔ ｓ ｕｒ ａ ｅ，ａ ＣＣＤ ｓ ｕ ｅ ｏ ｐｉｋ ｕｐ ｔ ｔ ｌｓ ｒｂ ａ ｄｒ ｃｌ ａ ａ ｅ Ｏ ｔ ｅ ｔｓ ｆｃ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｃ ｈｅ ｆ ｉ ｅ ｂｅ ｏ ｅ ｎ ａ ｔ ｒ ｔ ｄ ｆ ｍａ ｉ ｎ ｒｎｇ ｓ ｆ ｒ ａ ｄ ｆｅ ｉｓ ｅ ｏｒ ｔｏ ｄｕ ｔ ｓ ｅ ｋ ｅ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ． Ｔｈ ｓ ｆｉ ｅ ｗｅ ｅ ｅ ｏ ｐ ｃ ｌ ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ｅ ｅ ｅ ｒｎｇ ｓ ｒ
Preface
缺点
力学试验技术
1）单点、单向测量，不能进行全域性测量 单点、单向测量， 2）得到的是平均应变 3〕在温度变化大、强磁场下，必须采取一定措施， 在温度变化大、强磁场下，必须采取一定措施， 保证精度
2、光测弹性法 、
力学试验技术
1816 Bruce发现置于偏振光场内的玻璃板在受力 Bruce发现置于偏振光场内的玻璃板在受力 后出现彩色条纹，且随载荷变化而变化。 后出现彩色条纹，且随载荷变化而变化。 1841 Newman和1853年Maxwell建立应力～光学 Newman和1853年Maxwell建立应力 建立应力～ 定律（主折射率与主应力成线性关系） 定律（主折射率与主应力成线性关系） 1906 用赛路铬作模型材料（酚醛树脂、环氧树脂） 用赛路铬作模型材料（酚醛树脂、环氧树脂） 1931 出版“光测弹性力学”一书 出版“光测弹性力学” 目前 使用酚醛树脂、环氧树脂作模型已是一种有效、 使用酚醛树脂、环氧树脂作模型已是一种有效、 成熟的试验方法
2
My σT = IZ
有限元计算
1.30
4
力学试验技术
1.25
ILS-Stress concentrator f
3
1.20 1.15 1.10 1.0mm)
2
Classical beam theory Outside at X=7mm Inside at X=7mm
应力、应变测量（接触、非接触测量）、三闭环 应力、应变测量（接触、非接触测量）、三闭环 ）、 控制系统、 控制系统、高低温测量
基本力学实验装置
冲击加载系统
力学试验技术
冲击装置、 （冲击摆、SHPB冲击装置、落锤） 冲击摆、SHPB冲击装置 落锤）
力学试验技术
材料力学试验
材料力学实验任永臻编集美大学机械工程学院机械基础实验室2007年3月目录第一章绪论 (1)§1.1 材料力学实验的内容 (1)§1.2 材料力学实验的标准及方法 (1)§1.3 材料力学实验规则及要求 (2)第二章材料的力学性能测定 (3)§2.1 液压式万能材料试验机 (3)§2.1.1 WE-60、WE-100A型液压式万能试验机 (3)§2.1.2 WEC-600B型微机显示液压万能试验机 (5)§2.2机械式引伸仪 (6)§2.3 低碳钢、铸铁的拉伸实验 (7)§2.4 低碳钢、铸铁压缩演示实验 (12)§2.5 低碳钢弹性模量E的测定 (14)§2.6 扭转试验机 (16)§2.6.1 NN-100A型扭力试验机 (16)§2.6.2 NDS-0.5型扭转试验机 (17)§2.7 扭转实验 (18)§2.8 低碳钢剪变模量G的测定 (21)§2.9 冲击实验 (23)§2.10 疲劳实验 (25)第三章电测应力分析 (29)§3.1概述 (29)§3.2组合式材料力学多功能实验台 (30)§3.3电阻应变片 (31)§3.4应变电桥 (33)§3.5电阻应变仪 (35)§3.6应用 (45)§3.7弯曲正应力实验 (47)§3.8弯扭组合变形的主应力的测定 (49)§3.9叠梁/复合梁弯曲正应力实验 (52)§3.10 材料弹性模量E、泊松比µ的测定 (54)§3.11 偏心拉伸实验 (57)§3.12 压杆稳定实验 (60)§3.13 电阻应变片灵敏系数标定 (63)§3.14 悬臂梁实验 (66)附录Ⅰ实验数据的线性拟和 (69)附录Ⅱ有效数后第一位数的修约规定的关系 (72)附录Ⅲ力学量国际单位制单位及换算 (73)第一章绪论§1.1 材料力学实验的内容材料力学实验是材料力学的重要组成部分，包含以下三方面的内容：一、材料的力学性能的测定材料的力学性能是指在外力的作用下，材料在变形、强度等方面表现出的一些特性，如弹性极限、屈服极限（屈服点）、强度极限、弹性模量、疲劳极限、冲击韧性等。