“機械設計：實驗應力分析”是用實驗分析方法確定物體(例如工程構件)在受力情況下的應力狀態的學科。
實驗應力分析
在固體力學的各分支(如彈性力學﹑塑性力學﹑斷裂力學﹑複合材料力學等)中﹐都常用實驗應力分析方法研究應力分布基本規律﹐為發展新理論提供依據。在工程領域內﹐它又是提高設計質量和進行失效分析的一種重要手段。有效地套用實驗應力分析方法﹐不僅能提高工程結構的安全度和可靠性﹐還能減少材料消耗﹑降低生產成本和節約能源。
早在17世紀﹐人們將力學原理套用於工程問題時﹐就曾用簡單的實驗手段測定材料的力學性能﹐並闡明工程結構的某些力學特徵。19世紀後期﹐雖然出現了較為靈敏的機械式應變測量裝置﹐但在工程實用上﹐仍受到很大限制。20世紀30年代﹐黏貼式電阻應變計的出現﹐光彈性實驗技術的進一步完善﹐以及其他實驗技術的發展﹐使實驗應力分析蓬勃發展起來﹐並得到廣泛套用。
實驗方法 實驗應力分析方法目前已有電學的﹑光學的﹑聲學的以及其他方法。
電學方法 有電阻﹑電容﹑電感等多種方法﹐而以電阻應變計測量技術的套用較為普遍﹐實際效果也較好。電阻應變計不僅可用於模型實驗﹐而且可在機器運轉的條件下進行應變及其他參量(如扭矩﹑壓力等)的測量。利用無線電遙測技術﹐還可進行遠距離的應變遙測(見應變遙測技術)。電容應變計可在高達 650℃以上的溫度環境中﹐長期進行應變測量。此外﹐根據各種特殊的用途﹐還可製成相應的感測器和測力裝置(見電阻應變計式感測器)。其中電感式感測器多用於位移的測量。
光學方法 這種方法發展較快﹐方式也較多﹐逐漸形成一門光測力學。經典的光彈性實驗技術﹐已從二維﹑三維模型實驗(見光彈性法﹐光彈性應力凍結法)發展成為能用於工業現場測量的光彈性貼片法﹐用來解決扭轉和軸對稱問題的光彈性散光法﹐研究應力波傳播和熱應力的動態光彈性法和熱光彈性法﹐進行彈-塑性應力分析的光塑性法﹐以及研究複合材料力學的正交異性光彈性法。除了這些經典方法之外﹐還有下述一些方法。雲紋法﹕此法已日趨完善﹐特別是用於大變形測量﹐效果尤為明顯。全息干涉法和散斑干涉法﹕60年代後期發展起來的新技術﹐在分析複雜構件的振型和振幅﹑測量物體的微小變形﹑對三維位移場的定量分析(見位移場全息干涉分析)以及測定含裂紋構件的應力強度因子等方面﹐都已取得一定的成效﹔在全息技術和散斑技術中套用脈衝雷射﹐還可以研究應力波在固體中的傳播。全息光彈性法﹕用此法可以同時獲得等差線及等和線的數據﹐便於分離主應力﹐可以解決平面的應力分析問題。焦散線法﹕一種測量奇異變形的光學方法﹐可以測量裂紋尖端的塑性區和應力強度因子﹐也可以測量角隅區的應力奇異性和兩物體間的接觸應力等。
在固體力學的各分支(如彈性力學﹑塑性力學﹑斷裂力學﹑複合材料力學等)中﹐都常用實驗應力分析方法研究應力分布基本規律﹐為發展新理論提供依據。在工程領域內﹐它又是提高設計質量和進行失效分析的一種重要手段。有效地套用實驗應力分析方法﹐不僅能提高工程結構的安全度和可靠性﹐還能減少材料消耗﹑降低生產成本和節約能源。
早在17世紀﹐人們將力學原理套用於工程問題時﹐就曾用簡單的實驗手段測定材料的力學性能﹐並闡明工程結構的某些力學特徵。19世紀後期﹐雖然出現了較為靈敏的機械式應變測量裝置﹐但在工程實用上﹐仍受到很大限制。20世紀30年代﹐黏貼式電阻應變計的出現﹐光彈性實驗技術的進一步完善﹐以及其他實驗技術的發展﹐使實驗應力分析蓬勃發展起來﹐並得到廣泛套用。
實驗方法 實驗應力分析方法目前已有電學的﹑光學的﹑聲學的以及其他方法。
電學方法 有電阻﹑電容﹑電感等多種方法﹐而以電阻應變計測量技術的套用較為普遍﹐實際效果也較好。電阻應變計不僅可用於模型實驗﹐而且可在機器運轉的條件下進行應變及其他參量(如扭矩﹑壓力等)的測量。利用無線電遙測技術﹐還可進行遠距離的應變遙測(見應變遙測技術)。電容應變計可在高達 650℃以上的溫度環境中﹐長期進行應變測量。此外﹐根據各種特殊的用途﹐還可製成相應的感測器和測力裝置(見電阻應變計式感測器)。其中電感式感測器多用於位移的測量。
光學方法 這種方法發展較快﹐方式也較多﹐逐漸形成一門光測力學。經典的光彈性實驗技術﹐已從二維﹑三維模型實驗(見光彈性法﹐光彈性應力凍結法)發展成為能用於工業現場測量的光彈性貼片法﹐用來解決扭轉和軸對稱問題的光彈性散光法﹐研究應力波傳播和熱應力的動態光彈性法和熱光彈性法﹐進行彈-塑性應力分析的光塑性法﹐以及研究複合材料力學的正交異性光彈性法。除了這些經典方法之外﹐還有下述一些方法。雲紋法﹕此法已日趨完善﹐特別是用於大變形測量﹐效果尤為明顯。全息干涉法和散斑干涉法﹕60年代後期發展起來的新技術﹐在分析複雜構件的振型和振幅﹑測量物體的微小變形﹑對三維位移場的定量分析(見位移場全息干涉分析)以及測定含裂紋構件的應力強度因子等方面﹐都已取得一定的成效﹔在全息技術和散斑技術中套用脈衝雷射﹐還可以研究應力波在固體中的傳播。全息光彈性法﹕用此法可以同時獲得等差線及等和線的數據﹐便於分離主應力﹐可以解決平面的應力分析問題。焦散線法﹕一種測量奇異變形的光學方法﹐可以測量裂紋尖端的塑性區和應力強度因子﹐也可以測量角隅區的應力奇異性和兩物體間的接觸應力等。
