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第1章
绪论

实验力学是用实验的方法对结构或构件进行力学分析的一门学科,它和应力分析理论一样是解决工程强度问题的一种重要手段,目前已广泛应用于航空、机械、土木等工程领域。实验力学分为实验固体力学和实验流体力学两个分支。实验固体力学包括十多种方法,主要有应变电测方法、光弹性方法、数字图像相关法、脆性涂层法、云纹法、激光全息干涉法、激光散斑干涉法、全息光弹性法、声弹性法等。

实验力学的方法,可以用来检验和提高工程结构的设计质量、安全性和可靠性,可以达到减少材料消耗、降低生产成本和节约能源的要求。它还可以为发展新理论、设计新型结构以及新材料的应用提供依据。实验应力分析不仅可以推动理论分析的发展,而且能有效地解决许多理论上尚不能解决的工程实际问题。

实验力学可解决下列问题:

①在设计过程中,可测定模型中的应力或变形,根据测定的结果来选择构件最合理的尺寸和结构形式。

②可测定结构中各构件的真实应力状态,找出最大应力的位置及数值,从而评定结构的安全可靠性,为确定工程结构的承载能力提供实验依据。

③可对破坏或失效的构件进行分析,提出改进措施,防止再次出现破坏或失效现象。

④测定构件在工作过程中所受载荷大小及方向,或测定影响载荷情况的各种运动参数(如位移、加速度等)。

⑤对应力分析理论、计算方法进行校核,并可从实验中探索规律,为理论工作提供前提条件。

实验力学与应力分析理论是解决工程强度问题的两种不同途径,目前这两种方法均已相当完善,可以通过不同的途径来解决一些强度问题,但是它们之间又有着密切的关系,必须看成两个相互促进、相互补充而又各自保持自己特点的两种方法。理论必须以实验为基础,一个新的理论计算方法的提出必须以实验为前提,其计算所得的结果要经过实验验证;同样,实验必须以理论为指导,在制订实验计划和分析实验数据时必须采用理论方法。理论方法虽然给出了应力分析的基本方程式,但是在解决实际问题时,采用解析方法常常遇到数学和计算方面的困难,只能对有限的一些简单问题给出精确解,对几何形状或受载复杂的构件往往需要进行一些假设及简化,所得结果为近似值,此时必须采用实验方法来验证。实验力学在应力分析中有其独特的作用,它不仅对理论分析作出贡献,而且能有效地解决许多理论工作不能解决的工程实际问题,不可能被理论所取代。

科学技术和工业生产的高速发展,对应力和应变测试技术提出了更高和更新的要求。目前,测试技术正由宏观向微观发展;由静态向动态、瞬态发展;由模拟向数字化发展;由手动向自动化发展;由本地测试向远程、遥控发展;由单机向网络化发展;测试技术的水平越高,对科学研究的促进越大,同时,科学研究的新成果促进测试技术的发展。可以预见,微电子技术、纳米技术和计算机技术的发展将使测试技术产生更大的变化和提高。

下面简要介绍工程实际和实验研究中应用较普遍的电阻应变测量方法、光弹性实验法和数字图像相关法。 qf78toBmnRGPOJWuYMfSm9Eje7RGmmiwLSgQhIxzNDSy1uYZ7qmrYtVnwc2pjVFj

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