直梁彎曲實驗

　36050221 唐智浩 一、

　實驗目的：

　1. 用電測法測定純彎時梁橫截面上的正應力分布規(guī)律，并與理論計算結果進行比較，以驗證梁的彎曲理論。

　2.

　用電測法測定載荷作用面附近橫截面上的正應力分布規(guī)律，與理論計算結果進行比較，并對實驗結果進行分析（選作）。

　3．學習電測法的多點測量。

　二、實驗設備：

　1. 微機控制電子萬能試驗機； 2. 電阻應變儀；

　三、實驗試件：

　本實驗所用試件為中碳鋼矩形截面梁，其橫截面設計尺寸為 h×b =(50×30)mm 2

　，a=50mm (見下圖)，彈性模量 E=210GPa

　四. . 實驗原理及方法：

　處于純彎曲狀態(tài)的梁，在比例極限內，根據(jù)平面假設和單向受力假設，其橫截面上的正應變?yōu)榫�性分布，距中性層為 y 處的縱向正應變和橫向正應變?yōu)椋?/p>

　實驗裝置圖 P

　( )( )ZZM yyE IM yyE I?? ?????? ? ??

　（1）

　距中性層為 y 處的縱向正應力為：

　( ) ( )zM yy E yI? ??? ? ?

�。�2）

　本實驗采用重復加載法，多次測量在一級載荷增量?M 作用下，產(chǎn)生的應變增量??和??’。于是式（1）和式（2）分別變?yōu)椋?/p>

　( )( )( )ZZZM yyE IM yyE IM yyI?? ??? ?? ??? ?? ? ? ??? ?? ?

　（3）

�。�4）

　在本實驗中，

　 /2 M P a ? ?? ?

　 （5）

　最后，取多次測量的平均值作為實驗結果：

　 111( )( )( )( )( )( )NnnNnnNnnyyNyyNyyN??????????? ?? ?? ? ??? ????

　 （6）

　本實驗采用電測法，在梁純彎曲段某一橫截面A—A 的不同高度（梁的頂面、底面、中性層及距中性層±10mm、±20mm）處粘貼縱向電阻應變片（見圖一），并在梁的上下表面處粘貼橫向應變片。各應變片的編號為：上下橫向片編號為 1 和 9，縱向片編號從上到下依次為2,3,4…8。

　五、實驗步驟

　1．設計實驗所需各類數(shù)據(jù)表格； 2．擬定加載方案(參考方案：P 0 =5KN，P max =25KN，?P=20KN)； 3．試驗機準備、試件安裝和儀器調整； 4．確定組橋方式、接線、設置應變儀參數(shù)； 5．檢查及試車； 檢查以上步驟完成情況，然后預加一定載荷，再卸載，以檢查試驗機和應 變儀是否處于正常狀態(tài)。

　6．進行試驗； 將載荷加至初載荷，記下此時應變儀的讀數(shù)或將讀數(shù)清零。逐級加載，每增加一級，記錄一次相應的應變值。同時檢查應變變化是否符合線性。實驗至少重復兩次，如果數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性好即可。

　7．數(shù)據(jù)經(jīng)檢驗合格后，卸載、關閉電源、拆線并整理所用設備。

　六、試驗結果 處理

　① 梁中點處的應變值 理論值的計算公式為：

　( )( )ZZM yyE IM yyE I?? ?????? ? ?? 計算得下表：

　從以上實驗結果可以看出，實驗值與理論值較為符合，平面假設成立。下面 應變片

　縱坐標（mm）

　應變(*10-6 )

　應變理論值 (*10-6 )

　百分差 1 -25 46 53 13.2% 2 -25 -187 -190 1.6% 3 -20 -153 -152 0.6% 4 -10 -76 -76 0 5 0 -3 0 / 6 10 70 76 7.9% 7 20 144 152 5.3% 8 25 182 190 4.2% 9 25 -59 -53 11.3% 電測法電路圖

　將所得的應變值擬合為直線：

　-250-200-150-100-500501001502002501 2 3 4 5 6 7應變片應變

　 計算泊松比：

　μ 1 =0.246

　μ 2 =0.324 μ=(μ 1 +μ 2 )/2=0.285 ② 壓頭處的應變值：

　測量次數(shù) 應變片

　1

　2 1 -128 -133 2 -50 -53 3 7 3 4 70 68 5 138 137

　 很明顯地看出，由于應力集中和裝置的各支點的平行度誤差等原因，此處不再滿足平面假設。

　七. . 改進與建議

　這個實驗存在的問題很多：

　1、 裝置陳舊，并且太粗，太短，以至于力臂太小，需要加足夠的載荷才能產(chǎn)生較大的變形，導致試件容易被壓壞�？梢钥紤]把試件加長、變細，增大力臂，減小橫截面積，可以有效提高精度。

　2、 各支點不平行，加載時的誤差明顯。可以考慮改進各支座和 U 型梁的

　壓頭，使其能夠實現(xiàn)自動調節(jié)平行。

　3、 實驗太過簡單，大多數(shù)同學一小時左右就完成了�？梢钥紤]改進試件增加一些有必要的試驗項目，使儀器試件都得以充分利用。

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