工程力學實驗教程

前言

本書是為高等院校力學、土木、機械工程、航空航天等專業(yè)高年級本科生和研究生編寫的一本實驗力學教學參考書。了解相關(guān)力學實驗原理，掌握必要實驗技術(shù)，這對上述專業(yè)學生曰后從事與本專業(yè)相關(guān)的工作是非常必要的。作者多年來一直給碩士研究生講授“力學實驗技術(shù)”一課，有感于手頭沒有一本合適的教材，因此在整理相關(guān)講稿基礎(chǔ)上編寫了本書。和現(xiàn)有已出版的各類實驗力學教材相比，本書在內(nèi)容設(shè)計上主要基于以下幾點考慮。首先，現(xiàn)有實驗力學教材往往僅限于應變電測和光測實驗力學兩部分知識的介紹，考慮到超聲測試技術(shù)和磁測技術(shù)在現(xiàn)代實驗力學及無損檢測領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的地位，本書在方法篇中增加了對這兩類方法的介紹。其次，隨著電鏡技術(shù)的發(fā)展，通過觀察微觀結(jié)構(gòu)，了解材料組分，分析結(jié)構(gòu)破壞原因，這已成為現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)件失效機理分析的一個主要手段，因此，本書在專題篇中有一章專門介紹電鏡分析知識。另外，當被測試件尺寸小到微／納米量級，一些傳統(tǒng)力學實驗技術(shù)往往不再適用，與之相對應建立的一些力學模型也需要做進一步修正，因此，本書專門有一章介紹微／納米測試技術(shù)。同時，作為一本實驗教材，本書在編寫時力求原理介紹簡明扼要，同時注重對不同實驗方法的典型應用實例的列舉，即強調(diào)實用性。需要說明的是，本書內(nèi)容主要圍繞固體力學以及與固體材料相關(guān)的實驗力學測試方法，有關(guān)流體力學的一些專門實驗方法在本教材中未加介紹。本書前期準備過程中得到了北京市“十一五”精品教材項目的支持，在內(nèi)容編寫過程中參照了國內(nèi)眾多同行編著的相關(guān)教材、手冊，以及發(fā)表的學術(shù)論文，并在各章結(jié)尾對主要參考文獻進行了列舉，這里對此一并表示感謝。由于我們的水平有限，以及編寫時間的倉促，本書難免存在許多不足之處，敬請讀者批評、指正。

內(nèi)容概要

本書是一本工程力學實驗教材或?qū)嶒炛笇胁粌H介紹了目前的一些力學實驗方法的基本測試原理，而且深入講解了各自的優(yōu)缺點、適用范圍和工程應用，從而使讀者可以更有效地運用這些已有實驗技術(shù)解決實際問題，并對現(xiàn)有方法進行改進擴充，乃至于提出新的實驗方法和測試原理?！　”緯潜本┦懈叩冉逃方滩牧㈨楉椖?，全書包括兩部分，共8章。第一部分是方法篇，介紹力學實驗中通常所涉及的4類基本實驗技術(shù)，即應變電測技術(shù)、光測力學技術(shù)、磁測技術(shù)和超聲檢測技術(shù)的基本原理、測試方法及典型工程應用；第二部分為專題篇，介紹工程力學實驗所涉及的一些專題問題及測試技術(shù)，包括斷裂力學測試技術(shù)、材料顯微分析技術(shù)、微／納米力學測試技術(shù)和相似原理及模型設(shè)計?！　”緯勺鳛槠胀ǜ叩仍盒ＡW及相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的實驗教材，也可供從事力學研究和應用的工程技術(shù)人員學習和參考。

作者簡介

王正道，教授、博士生導師，北京市精品課程“工程力學實驗”負責人，曾獲中國力學學會全國徐芝綸力學優(yōu)秀教師獎，教育部部新世紀人才基金等，主要研究領(lǐng)域包括先進功能材料和結(jié)構(gòu)的力學行為及強度分析、力學實驗技術(shù)和方法的研究等，現(xiàn)擔任中國力學學會青年委員會委員，北京

書籍目錄

緒論第一部分　方法篇　第1章　應變電測技術(shù)　　1.1　應變電測基礎(chǔ)　　　1.1.1　應變電阻效應　　　1.1.2　電阻應變計　　　1.1.3　應變電測法的優(yōu)缺點　　1.2　電測組橋技術(shù)　　　1.2.1　惠斯通電橋　　　1.2.2　半橋、全橋法　　　1.2.3　幾種接橋示例　　1.3　應變電測若干技術(shù)問題　　　1.3.1　應變片粘貼技術(shù)　　　1.3.2　應變片粘貼方位誤差的影響　　　1.3.3　長導線影響及修正　　　1.3.4　溫度變化影響及補償　　1.4　典型電阻應變式傳感器簡介　　　1.4.1　測力傳感器　　　1.4.2　扭矩傳感器　　　1.4.3　壓力傳感器　　　1.4.4　位移傳感器　　　1.4.5　加速度傳感器　　1.5　SHPB動態(tài)沖擊變形測量方法　　　1.5.1　SHPB發(fā)展歷史　　　1.5.2　SHPB測試系統(tǒng)及實驗原理　　　1.5.3　SHPB實驗的幾個基本問題　　1.6　參考文獻　第2章　光測力學技術(shù)　　2.1　云紋法　　　2.1.1　簡介　　　2.1.2　基本原理　　　2.1.3　云紋法測量物體面外位移　　　2.1.4　云紋干涉法　　2.2　光彈性力學實驗　　　2.2.1　光學基礎(chǔ)知識　　　2.2.2　應力光學定律　　　2.2.3　等傾線和等差線　　　2.2.4　光彈應力測試技術(shù)　　2.3　散斑測試技術(shù)及其應用　　　2.3.1　概述　　　2.3.2　散斑場的獲得　　　2.3.3　電子散斑干涉技術(shù)　　　2.3.4　數(shù)字散斑相關(guān)掛術(shù)　　　2.3.5　散斑測試技術(shù)工程應用　　2.4　參考文獻　第3章　磁測技術(shù)　　3.1　基本概念　　　3.1.1　磁場強度、感戍磁場、磁導率　　　3.1.2　鐵磁性材料及磁滯回線　　　3.1.3　磁疇和磁疇結(jié)構(gòu)　　　3.1.4　磁致伸縮效應和逆磁致伸縮效應　　3.2　磁粉探傷　　　3.2.1　磁粉探傷的優(yōu)缺點　　　3.2.2　磁粉探傷的影響因素　　　3.2.3　磁粉探傷的工程應用　　3.3　漏磁檢測　　　3.3.1　測試原理　　　3.3.2　缺陷的漏磁場信號特點　　　3.3.3　漏磁場信號影響因素　　　3.3.4　漏磁檢測中缺陷的量化　　　3.3.5　漏磁場檢測工程應用　　3.4　巴克豪森磁噪聲法　　　3.4.1　檢測原理　　　3.4.2　巴克豪森磁噪聲信號影響因素　　　3.4.3　巴克豪森檢測法的工程應用　　3.5　磁聲發(fā)射檢測　　　3.5.1　檢測原理　　　3.5.2　應力的影響　　　3.5.3　MAE檢測系統(tǒng)　　　3.5.4　應用示例　　……第二部分　專題篇

章節(jié)摘錄

插圖：在本書的撰寫過程中，我們主要遵循以下一些原則：（7）實驗方法介紹力求系統(tǒng)全面。從大的測試原理來說，工程力學實驗主要包括應變電測技術(shù)、光測力學技術(shù)、磁測技術(shù)和超聲檢測技術(shù)4大類。目前關(guān)于應變電測技術(shù)、光測力學實驗教材及參考書較多，但相比較而言，超聲檢測和磁測實驗教材非常缺乏。這方面已出版的一些專著也主要偏重于理論分析，缺乏從工程實驗技術(shù)角度給予介紹。考慮到超聲檢測和磁測技術(shù)在現(xiàn)代實驗力學和無損檢測領(lǐng)域均占有越來越重要的地位，讀者在科學研究和工程實踐中有可能涉及，本書對這兩類測試技術(shù)進行了專門的介紹。（2）測試原理描述盡量簡明扼要。本書是一本實驗教程，因此不特別強調(diào)系統(tǒng)全面的理論框架體系建立（如超聲檢測中的彈性波理論、磁測應力中的電磁學理論），而是從實驗測試角度介紹各種測試方法的基本原理、測試方法、優(yōu)缺點以及工程應用，尤其強調(diào)工程應用性。書中每章在對各類實驗方法基本原理介紹的基礎(chǔ)上，均列舉了大量典型應用實例。（3）適當注重一些工程力學實驗前沿新方法的介紹。例如，傳統(tǒng)超聲檢測和磁測應力技術(shù)適合對已有宏觀裂紋的測定，隨著工程界對結(jié)構(gòu)在役安全和剩余壽命的關(guān)注，構(gòu)件由于制造裝配造成的應力集中以及由于長期服役造成的性能退化越來越受到重視。因此，書中適當引進了這部分內(nèi)容，在超聲檢測中介紹了材料或構(gòu)件早期性能退化的超聲非線性檢測技術(shù)，在磁測技術(shù)部分介紹了材料或構(gòu)件應力集中的金屬磁記憶技術(shù)檢測方法，等等。工程力學實驗是一門綜合性的應用學科，它牽涉的知識面較廣，特別是應用它來解決實際問題時更是如此。介紹各類實驗方法，必然離不開對其基本操作步驟、注意事項等的介紹，但僅限于此，則會成為一本工程師的操作手冊?？紤]到本書使用對象是力學及相關(guān)專業(yè)本科生和研究生，在編寫過程中我們更為強調(diào)學生對各類實驗原理內(nèi)在物理意義的了解和掌握，注重讓學生清楚現(xiàn)有各類力學實驗方法各自存在的局限性。知其不足方能有所創(chuàng)新！希望學生首先能很好掌握現(xiàn)有各類力學實驗技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，通過不斷努力，提出和建立新的力學實驗測試技術(shù)和實驗標準，這對該學科的發(fā)展和工程應用具有更為重要的意義。

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《工程力學實驗教程》：北京市高等教育精品教材立項項目?！豆こ塘W實驗教程》是一本工程力學實驗教材或?qū)嶒炛笇?。書中不僅汫述了各類實驗方法的基本測試原理，而且深入講解了各自的優(yōu)缺點、適用范圍和工程應用，從而使讀者可以更有效地運用已有實驗技術(shù)解決實際問題，并對現(xiàn)有方法進行改進擴充，乃至于提出新的實驗方法和測試原理。在第一部分方法篇中，除了介紹基本的應變電測技術(shù)和光測技術(shù)之外，還增加了對在現(xiàn)代實驗力學及無損檢測領(lǐng)域占據(jù)越來越重要地位的超聲測試技術(shù)和電磁檢測技術(shù)的介紹；在第二部分專題篇中，專門介紹了一些實用的新技術(shù)和傳統(tǒng)方法無法適用的技術(shù)；實驗原理講述簡明，注重對不同實驗方法典型應用實例的列舉；提供相關(guān)電子課件?！肮こ塘W模塊化系列教材”是在北京市精品課程“工程力學”的基礎(chǔ)上，在“北高等教育精品教材重點建設(shè)項目”的支持下應運而生的。教材做了模塊化處理，通過對下同分冊的取舍，可滿足不同專業(yè)教學的需求；習題分類、分級，易于初學者學習和提高；同時強調(diào)力學模型的建立與簡化及直接的工程應用。

圖書封面

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