第1章 力学测试技术概述 1
1.1力学与测试技术 1
1.1.1理论来源于试验研究 1
1.1.2材料力学中的测试技术 2
1.1.3力学以外的测试 2
1.1.4测试技术的发展历史 3
1.1.5力学测试技术与试验 3
1.2测量的基本概念 4
1.2.1测量的定义 4
1.2.2测量的分类 4
1.2.3关于测量方法 5
1.3测试系统 6
1.3.1测试系统的组成及基本要求 7
1.3.2测试系统的静态特性 9
1.3.3测试系统的动态特性 10
1.4实验应力分析 11
1.4.1实验应力分析概述 11
1.4.2实验应力分析方法 11
复习题 12
第2章 误差分析和数据处理 13
2.1误差的基本概念 13
2.1.1真值 13
2.1.2误差的定义 14
2.1.3误差的表示方法 14
2.1.4误差的来源 15
2.1.5误差的分类 16
2.1.6测量数据的精度 16
2.2有效数字及数据运算 18
2.2.1有效数字 18
2.2.2数字舍入规则 18
2.2.3数据运算规则 19
2.2.4测量结果数值的修约 20
2.3随机误差 21
2.3.1抽样、样本与多次重复测量 21
2.3.2正态分布的概率计算 21
2.3.3数学期望与方差的估计值 22
2.3.4随机误差的特性 23
2.3.5随机误差的正态分布规律 23
2.3.6标准差的计算 24
2.3.7算术平均值标准差的计算 25
2.3.8置信水平和极限误差 26
2.4系统误差 28
2.4.1系统误差的分类 28
2.4.2系统误差对测量结果的影响 29
2.4.3系统误差出现的原因及消除 30
2.5粗大误差 33
2.5.1粗大误差产生的原因 33
2.5.2判别粗大误差准则 33
2.6误差的合成 34
2.6.1系统误差的合成 35
2.6.2随机误差的合成 35
2.6.3误差的总合成 35
2.6.4间接测量的误差合成 36
2.7测量的不确定度 36
2.7.1概述 36
2.7.2测量不确定度的定义 37
2.7.3测量不确定度与误差 37
2.7.4测量不确定度的评定方法 38
2.7.5不确定度的合成 41
2.7.6扩展不确定度的确定 41
2.8数据处理 42
2.8.1数据处理方法 42
2.8.2一元线性回归 43
复习题 45
第3章 电阻应变测量原理及方法 47
3.1概述 47
3.2电阻应变片的工作原理、构造和分类 48
3.2.1电阻应变片的工作原理 48
3.2.2电阻应变片的构造 48
3.2.3电阻应变片的分类 49
3.3电阻应变片的工作特性及标定 52
3.3.1电阻应变片的工作特性 52
3.3.2电阻应变片工作特性的标定 55
3.4电阻应变片的选择、安装和防护 57
3.4.1电阻应变片的选择 57
3.4.2电阻应变片的安装 58
3.4.3电阻应变片的防护 59
3.5半导体应变片 59
3.5.1半导体应变片的结构及工作原理 59
3.5.2半导体应变片的特点 60
3.5.3半导体应变片的粘贴技术 60
3.6电阻应变片的测量电路 61
3.6.1直流电桥 61
3.6.2电桥的平衡 63
3.6.3测量电桥的基本特性 64
3.6.4测量电桥的连接与测量灵敏度 64
3.7电阻应变仪与应变测试系统 70
3.7.1静态电阻应变仪 70
3.7.2测量通道的切换 71
3.7.3公共补偿接线方法 73
3.7.4动态电阻应变仪 76
3.7.5电阻应变测试系统 77
3.8应变—应力换算关系 79
3.8.1单向应力状态 79
3.8.2广义胡克定律 79
3.8.3已知主应力方向的二向应力状态 80
3.8.4未知主应力方向的二向应力状态 81
3.8.5不同形式应变花的主应变和主应力计算 81
3.9测量电桥的应用 83
3.9.1拉压应变的测定 83
3.9.2弯曲应变的测定 84
3.9.3弯曲切应力的测定 86
3.9.4扭转切应力的测定 87
3.9.5内力分量的测定 87
3.10应变测量 90
3.10.1应变的直接测量 90
3.10.2应力的间接测量 91
3.10.3静态应变测量 92
3.10.4动态应力/应变测量 94
3.11电阻应变式传感器 94
3.11.1概述 94
3.11.2测力（称重）传感器 95
3.11.3扭矩传感器 104
3.11.4压力传感器 106
3.11.5多分力传感器 108
3.11.6位移传感器 108
3.11.7加速度传感器 110
3.12电阻应变式传感器的精度、校准与使用 111
3.12.1电阻应变式传感器的精度 111
3.12.2电阻应变式传感器的校准 111
3.12.3电阻应变式传感器的灵敏系数修正 112
3.12.4电阻应变式传感器的接线方式 113
复习题 113
第4章 金属材料力学性能及测试原理 117
4.1概述 117
4.1.1工程应力和工程应变 117
4.1.2材料的弹性常数 118
4.1.3测试设备 119
4.2金属材料拉伸时的力学性能 120
4.2.1试样与原始标距 120
4.2.2拉伸图与应力—应变图 121
4.2.3拉伸曲线的特点与材料力学定义 121
4.2.4力学性能指标及国标定义 124
4.2.5应变引伸计及其标定 126
4.2.6材料强度指标的测定 127
4.2.7材料的塑性指标及其测定 131
4.2.8材料弹性常数的测定 132
4.2.9金属材料拉伸断口分析 133
4.3金属材料压缩时的力学性能 134
4.3.1试验机及测量工具 135
4.3.2压缩力学性能指标及国标定义 135
4.3.3压缩试样 136
4.3.4试验条件 136
4.3.5材料压缩强度指标的测定 136
4.3.6压缩弹性模量Ec的测定 138
4.3.7压缩试验的断口分析 139
4.4金属材料扭转时的力学性能 140
4.4.1扭转试样 140
4.4.2试验条件 140
4.4.3扭转力学性能及测定 140
4.4.4扭转破坏断口形式 142
复习题 143
第5章 光弹性测试原理及方法 144
5.1概述 144
5.2光学基础知识 144
5.2.1光波 144
5.2.2自然光和平面偏振光 145
5.2.3光波的干涉 145
5.2.4双折射 146
5.2.5圆偏振光 147
5.3平面应力—光学定律 148
5.4平面偏振光通过受力模型后的光弹性效应 149
5.4.1平面偏振光装置简介 149
5.4.2平面偏振光通过受力模型后的光弹性效应 149
5.5圆偏振光通过受力模型后的光弹性效应 151
5.5.1圆偏振光场光强方程式 151
5.5.2整数级与半数级等差线 153
5.6白光下的等差线—等色线 154
5.7等差线条纹级数的确定 155
5.7.1整数级等差线 155
5.7.2非整数级等差线 156
5.8等倾线的观测 157
5.8.1等倾线的观测方法 157
5.8.2等倾线的特征 158
5.9平面光弹性应力计算 159
5.9.1边界应力 160
5.9.2内部应力测定 160
5.9.3应力集中系数的确定 163
5.10光弹性贴片法 163
5.10.1光弹性贴片法的基本原理 163
5.10.2主应变的分离 164
复习题 165
第6章 实验技术 166
6.1实验设计 166
6.1.1实验目的 166
6.1.2实验设计应该遵循的原则 166
6.1.3实验设计的辅助手段 168
6.1.4材料力学实验设计实例 168
6.2实验准备 170
6.2.1实验对象（试样）准备 170
6.2.2实验仪器准备 171
6.2.3实验过程准备（预调） 172
6.3实验测试过程 172
6.3.1实验过程控制 172
6.3.2实验数据的记录 173
6.3.3异常及其处理 173
6.3.4实验的重复及终止 173
6.4实验数据处理 174
6.4.1数据整理及数据变换 174
6.4.2统计分析及回归分析 174
6.4.3误差及不确定度分析 174
6.5实验结果分析 175
6.5.1实验现象及原因分析 175
6.5.2实验结论 175
6.5.3实验报告 175
6.6材料力学典型实验 176
6.6.1纯弯曲梁正应力分布规律实验 177
6.6.2压杆稳定实验 177
6.6.3薄壁圆管弯扭组合变形实验 179
6.6.4开口薄壁梁弯曲中心及内力分量测定实验 180
6.6.5对径受压圆环设计实验 182
6.6.6开口与闭口薄壁管受扭对比实验 182
6.6.7光弹性测试实验 183
复习题 185
参考文献 186