本书为高等院校力学、土木、机械工程、航空航天等专业高年级本科生和研究生编写的一本实验力学教学参考书。书中不仅介绍了目前的一些力学实验方法的基本测试原理，而且深入讲解了各自的优缺点、适用范围和工程应用，从而使读者可以更有效地运用这些已有实验技术解决实际问题，并对现有方法进行改进扩充，乃至于提出新的实验方法和测试原理。

本书是一本工程力学实验教材或实验指导书。书中不仅介绍了目前的一些力学实验方法的基本测试原理，而且深入讲解了各自的优缺点、适用范围和工程应用，从而使读者可以更有效地运用这些已有实验技术解决实际问题，并对现有方法进行改进扩充，乃至于提出新的实验方法和测试原理。

本书是北京市高等教育精品教材立项项目，全书包括两部分，共8章。第一部分是方法篇，介绍力学实验中通常所涉及的4类基本实验技术，即应变电测技术、光测力学技术、磁测技术和超声检测技术的基本原理、测试方法及典型工程应用；第二部分为专题篇，介绍工程力学实验所涉及的一些专题问题及测试技术，包括断裂力学测试技术、材料显微分析技术、微/纳米力学测试技术和相似原理及模型设计。

本书可作为普通高等院校力学及相关专业本科生和研究生的实验教材，也可供从事力学研究和应用的工程技术人员学习和参考。

绪论/（1）

第一部分 方法篇

第1章 应变电测技术/（6）

 1.1 应变电测基础/（6）

1.1.1 应变电阻效应/（6）

1.1.2 电阻应变计/（7）

1.1.3 应变电测法的优缺点/（9）

 1.2 电测组桥技术/（10）

1.2.1 惠斯通电桥/（10）

1.2.2 半桥、全桥法/（11）

1.2.3 几种接桥示例/（12）

 1.3 应变电测若干技术问题/（14）

1.3.1 应变片粘贴技术/（15）

1.3.2 应变片粘贴方位误差的影响/（15）

1.3.3 长导线影响及修正/（16）

1.3.4 温度变化影响及补偿/（16）

 1.4 典型电阻应变式传感器简介/（17）

1.4.1 测力传感器/（17）

1.4.2 扭矩传感器/（18）

1.4.3 压力传感器/（19）

1.4.4 位移传感器/（19）

1.4.5 加速度传感器/（19）

 1.5 SHPB动态冲击变形测量方法/（20）

1.5.1 SHPB发展历史/（21）

1.5.2 SHPB测试系统及实验原理/（22）

1.5.3 SHPB实验的几个基本问题/（24）

 1.6 参考文献/（27）

第2章 光测力学技术/（29）

 2.1 云纹法/（29）

2.1.1 简介/（29）

2.1.2 基本原理/（30）

2.1.3 云纹法测量物体面外位移/（34）

2.1.4 云纹干涉法/（38）

 2.2 光弹性力学实验/（43）

2.2.1 光学基础知识/（44）

2.2.2 应力-光学定律/（45）

2.2.3 等倾线和等差线/（46）

2.2.4 光弹应力测试技术/（47）

 2.3 散斑测试技术及其应用/（52）

2.3.1 概述/（52）

2.3.2 散斑场的获得/（54）

2.3.3 电子散斑干涉技术/（55）

2.3.4 数字散斑相关技术/（57）

2.3.5 散斑测试技术工程应用/（59）

 2.4 参考文献/（62）

第3章 磁测技术/（64）

 3.1 基本概念/（64）

3.1.1 磁场强度、感应磁场、磁导率/（64）

3.1.2 铁磁性材料及磁滞回线/（65）

3.1.3 磁畴和磁畴结构/（65）

3.1.4 磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应/（66）

 3.2 磁粉探伤/（67）

3.2.1 磁粉探伤的优缺点/（67）

3.2.2 磁粉探伤的影响因素/（68）

3.2.3 磁粉探伤的工程应用/（68）

 3.3 漏磁检测/（69）

3.3.1 测试原理/（70）

3.3.2 缺陷的漏磁场信号特点/（70）

3.3.3 漏磁场信号影响因素/（71）

3.3.4 漏磁检测中缺陷的量化/（72）

3.3.5 漏磁场检测工程应用/（77）

 3.4 巴克豪森磁噪声法/（78）

3.4.1 检测原理/（78）

3.4.2 巴克豪森磁噪声信号影响因素/（78）

3.4.3 巴克豪森检测法的工程应用/（81）

 3.5 磁声发射检测/（83）

3.5.1 检测原理/（84）

3.5.2 应力的影响/（85）

3.5.3 MAE检测系统/（85）

3.5.4 应用示例/（86）

 3.6 金属磁记忆法/（88）

3.6.1 检测原理/（88）

3.6.2 工程应用/（89）

3.6.3 研究进展/（93）

 3.7 参考文献/（94）

第4章 超声检测技术/（96）

 4.1 超声波检测的物理基础/（96）

4.1.1 超声波的波形/（97）

4.1.2 超声波的传播速度/（99）

4.1.3 超声波传播过程中的衰减/（100）

 4.2 超声线性表征技术/（100）

4.2.1 前言/（100）

4.2.2 检测系统/（101）

4.2.3 影响缺陷回波幅度的因素/（104）

4.2.4 实际缺陷的定量评定方法/（105）

4.2.5 不同波形的激发/（107）

4.2.6 线性表征参数/（109）

 4.3 超声非线性检测技术/（115）

4.3.1 前言/（115）

4.3.2 测试原理和理论模型/（116）

4.3.3 超声非线性应用/（117）

 4.4 参考文献/（119）

第二部分 专题篇

第5章 断裂力学测试技术/（122）

 5.1 断裂力学基础/（122）

5.1.1 断裂机理及三种基本裂纹形态/（122）

5.1.2 断裂强度因子/（123）

5.1.3 J积分/（124）

5.1.4 裂尖张开位移/（124）

 5.2 线弹性断裂参数KIc/（125）

5.2.1 平面应变断裂韧性KIc的确定/（125）

5.2.2 表面裂纹KIc的确定/（128）

 5.3 弹塑性断裂COD和J积分/（130）

5.3.1 COD临界值δc 的确定/（130）

5.3.2 J积分临界参数JIc的确定/（133）

 5.4 基本断裂功/（137）

5.4.1 前言/（137）

5.4.2 基本原理/（138）

5.4.3 研究进度/（139）

 5.5 参考文献/（142）

第6章 材料显微分析技术/（145）

 6.1 光学显微镜/（145）

6.1.1 前言/（145）

6.1.2 原理及应用/（146）

 6.2 透射电子显微镜/（149）

6.2.1 基本结构/（149）

6.2.2 明暗场成像原理及操作/（151）

6.2.3 高分辨透射电镜在材料科学中的应用（153）

 6.3 扫描电子显微镜/（158）

6.3.1 工作原理/（159）

6.3.2 基本结构/（159）

6.3.3 主要性能指标/（161）

6.3.4 断口分析和表面形貌观察/（162）

 6.4 参考文献/（167）

第7章 微/纳米力学测试技术/（168）

 7.1 绪论/（168）

7.1.1 微/纳米尺度下的力学问题/（168）

7.1.2 微/纳米力学测试基本方法/（169）

7.1.3 微/纳米力学测试关键技术/（169）

 7.2 纳米压痕技术/（170）

7.2.1 测试原理/（170）

7.2.2 相关力学量的测定/（172）

7.2.3 影响测试精度的关键因素/（173）

 7.3 微弯曲实验/（174）

7.3.1 微梁法/（175）

7.3.2 微桥法/（177）

 7.4 单轴微拉伸实验/（178）

 7.5 其他微/纳米力学测试技术/（181）

7.5.1 鼓膜实验/（181）

7.5.2 纳米划入实验/（183）

 7.6 参考文献/（184）

第8章 相似原理及模型设计/（186）

 8.1 前言/（186）

 8.2 相似第一定理/（187）

8.2.1 相似常数/（187）

8.2.2 相似常数间的关系/（188）

 8.3 用分析物理方程的方法求相似判据/（189）

8.3.1 物理方程为代数方程时求相似判据/（189）

8.3.2 物理方程为微分（积分）方程时求相似判据—— “积分”相似法/（190）

 8.4 量纲分析和相似第二定理/（192）

8.4.1 力学量纲和量纲公式/（192）

8.4.2 物理方程量纲的均匀性和齐次性/（193）

8.4.3 π定理/（194）

 8.5 弹性力学静力问题的相似关系/（194）

8.5.1 非线性弹性力学问题/（194）

8.5.2 线弹性力学问题/（196）

8.5.3 非线性平面应力问题/（197）

8.5.4 线性平面应力问题/（198）

8.5.5 量纲分析法注意事项/（199）

8.5.6 相似第三定理/（199）

 8.7 参考文献/（200）