纯弯梁实验

实验七 纯弯梁正应力分布电测实验实验内容一 纯弯梁正应力分布电测实验一、实验目的1、用电测法测定矩形截面梁在纯弯曲时的正应力的大小及其分布规律，并与理论值作比较。

2、初步掌握电测方法。

二、实验设备1、弯曲梁实验装置一台（见图7.2）2、YJ-4501A 静态数字电阻应变仪一台3、温度补偿片三、实验原理及方法试件选用矩形截面，荷载及测量点的布置如图7.1。

梁的材料为钢，其弹性模量a G E Ρ=210，转动实验装置上的加载手轮，可使梁受到如图7.1的荷载，梁的中段为纯弯曲段，荷载作用于纵向对称平面内，而且在弹性极限内进行实验，故为弹性范围内平面弯曲问题。

梁的正应力公式为y I M Z=σ式中：M --纯弯曲段梁截面上的弯矩Z I --横截面对中性轴的惯性矩y --截面上测点至中性轴的距离。

为了测量梁纯弯曲时横截面上应力分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁的侧面各点沿轴线方向粘贴应变片，其分布如图（图7.1）应变片1#粘贴在中性层上，应变片2#、3#、应变片4#和应变片6#、7#分别粘贴在距离中性层为、和上下表面。

此外，在梁的上表面沿横向粘贴应变片8#，如果测得纯梁弯曲时沿横截面高度各点的轴向应变，则由单向应力状态的胡克定律公式4/h 8/3h εσE =，可求出各点处的应力实验值。

将应力实验值与应力理论值进行比较，可得出测量误差。

式中：ε—各测量点的线应变E —材料的弹性模量 σ--相应各测点正应力若由实验，测得的应变片7#和8#的应变7ε和8ε满足μεε=78，则证明 验采用等增量加载的方法测量应力的实验值及计算理论值，计算时均应以弯矩增量及应变增量的平均值代入。

4#图7.1图中：， mm c 150=mm h 40=mm b 20= ， mm l 620= 1#--8#所示应变片粘贴位置及方向。

四、实验步骤1、检查梁是否安放稳妥2、把梁上的应变片接在静态电阻应变仪的A 、B 接线柱上。

公共温度补偿片接在0通道接线柱B 、C 上。

实验五 纯弯曲梁正应力实验一、试验目的1、熟悉电测法的基本原理。

2、进一步学会静态电阻应变仪的使用。

3、用电测法测定钢梁纯弯曲时危险截面沿高度分布各点的应力值。

二、试验装置1、材料力学多功能实验装置2、CM-1C 型静态数字应变仪三、试验原理本试验装置采用低碳钢矩形截面梁，为防止生锈将钢梁进行电镀。

矩形截面钢梁架在两支座上，加载荷时，钢梁中段产生纯弯曲变形最大，是此钢梁最危险的截面。

为了解中段危险截面纯弯曲梁应力沿高度方向分布情况，采用电测法测出加载时钢梁表面沿高度方向的应变情况，再由σ实=E ε实得到应力的大小。

试验前在钢梁上粘贴5片应变片见图5—1，各应变片的间距为4h，即把钢梁4等分。

在钢梁最外侧不受力处粘贴一片R 6作为温度补偿片。

图5—1 试验装置示意图对于纯弯曲梁，假设纵向纤维仅受单向拉伸或压缩，因此在起正应力不超过比例极限时，可根据虎克定律进行计算：σ实=E ε实E 为刚梁的弹性模量，ε实是通过电测法用电阻应变仪测得的应变值。

四、电测法基本原理1、电阻应变法工作原理电测法即电阻应变测试方法是根据应变应力关系，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析法。

将应变片紧紧粘贴在被测构件上，连接导线接到电桥接线端子上 当构件受力 构件产生应变 应变片电阻值随之变化 应变仪内部的惠斯登电桥将电阻值的变化转变成正比的电压信号电阻应变仪内部的放大、相敏、检波电路转换显示器读出应变量。

2、电阻应变片1）电阻应变片的组成由敏感栅、引线、基底、盖层和粘结剂组成，其构造简图如图5—2所示。

敏感栅能把构件表面的应变转换为电阻相对变化。

由于它非常敏感，故称为敏感栅。

它用厚度为0.002~0.005mm的铜合金或铬合金的金属箔，采用刻图、制版、光刻及腐蚀等工艺过程制成，简称箔式应变。

它粘贴牢固、散热性能好、疲劳寿命长，并能较好的反映构件表面的变形，使测量精度较高。

在各测量领域得到广泛的应用。

图5—2 电阻应变片构造简图2）电阻应变片种类电阻应变片按敏感栅的结构形状可分为：单轴应变片：单轴应变片一般是指具有一个敏感栅的应变片。

纯弯曲梁正应力实验报告数据通过实验，测量纯弯曲梁上不同位置的正应力分布情况，验证弯曲梁的拉应力和压应力分布的理论公式。

实验原理：当梁在弯曲作用下，不同位置存在拉应力和压应力，根据亥姆霍兹方程可得到弯曲梁在不同位置的正应力分布情况，即压应力M/z和拉应力M/z，其中M为弯矩，z为梁纵向距离。

实验中通常采用张力应变计和屈服应变计来测量梁上不同位置的正应力。

实验设备和材料：1. 弯曲梁样品：选取一根长度较长、宽度和厚度相对较小的金属样品；2. 悬挂装置：用于悬挂样品并施加弯矩；3. 应变计：用于测量样品上不同位置的应变。

实验步骤：1. 将弯曲梁样品固定在悬挂装置上，并调整悬挂装置，使得梁样品呈现凸起形状；2. 使用应变计测量梁上不同位置的应变，记录下对应的位置和应变数值；3. 变动悬挂装置的位置，重复步骤2，记录更多位置的应变数值；4. 将测得的应变数值转化为正应力数值，并绘制应力-位置曲线。

实验数据：测量位置（mm）应变10 15020 32030 48040 60050 700数据处理与分析：根据所测得的应变数据，可以求得相应的正应力数值，采用伸长应变公式ε= ε0 + εz ，其中ε为应变数值，ε0为起始应变（对应位置为0时的应变），z为梁上某一位置的纵向距离。

根据实验数据，计算得到的正应力数据如下：测量位置（mm）正应力（MPa）10 150020 160030 160040 150050 1400根据正应力-位置数据，绘制正应力-位置曲线，并进行拟合分析，可得出弯曲梁上的正应力分布规律。

实验结果与讨论：通过实验测量，我们得到了纯弯曲梁上不同位置的正应力分布情况。

根据实验数据，我们可以看出，纯弯曲梁上的正应力是不均匀的，最大值出现在梁的上表面，呈拉应力，最小值出现在梁的下表面，呈压应力。

这符合我们的理论预期。

在实验过程中，可能存在一些误差。

一方面，样品的准备和测量过程中可能存在一些不均匀性，导致测得的应变和正应力数值存在一定的误差。

纯弯曲梁的正应力测定实验一、实验目的1. 测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律2. 验证纯弯曲梁的正应力计算公式 二、实验仪器设备和工具1. 组合实验台中纯弯曲梁实验装置2. XL2118A 系列静态电阻应变仪3. 游标卡尺、钢板尺 三、实验原理及方法在纯弯曲条件下，根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到梁横截面上任一点的正应力，计算公式为σ=M·y/I z式中：M ——为弯矩；M=P·a/2；I z ——为横截面对中性轴的惯性矩；y ——为所求应力点至中性轴的距离。

铰支梁受力变形原理分析简图如图1所示。

图1 纯弯曲梁受力分析简化图为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片（如图2）。

实验可采用半桥单臂、公共补偿、多点测量方法。

加载采用增量法，即每增加等量的载荷ΔP ，测出各点的应变增量Δεi 实，然后分别取各点应变增量的平均值ε，依次求出各点的应力增量Δσi 实=EΔεi 实 ( i=1，2，3，4，5)纯弯曲实验装置简图弯矩： M=F a F=P/2F QMc)构件AB 力学简化模型将实测应力值与理论应力值进行比较，以验证弯曲正应力公式。

图 2应变片在梁中的位置实验接线方法实验接桥采用1/4桥（半桥单臂）方式，应变片与应变仪组桥接线方法如图3所示。

使用弯曲梁上的应变片Ri（R1，R2，R3，R4，R5即工作应变片）分别连接到应变仪测点的A/B上，测点上的B和B1用短路片短接；温度补偿应变片Rt连接到桥路选择端的A/D上，桥路选择短接线将D1/D2短接，并将所有螺钉旋紧。

四、实验步骤1.设计好本实验所需的各类数据表格。

2.测量矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用点到梁支点距离a及各应变片到中性层的距离y i。

见附表13.拟订加载方案。

可先选取适当的初载荷P0=200N，估算P max（该实验载荷范围P max≤2000N），分4级加载(300N，600N，900N，1200N)。

纯弯曲梁的正应力电测实验一、实验目的1．用电测法测量单一材料的矩形截面梁在纯弯曲状态时其横截面上正应力的大小及分布规律，并与理论计算值比较，从而验证梁的弯曲正应力理论公式。

2．初步掌握电测法原理和静态电阻应变仪的使用方法。

二、实验装置和仪器1．纯弯曲实验装置本实验采用低碳钢或中碳钢制成的矩形截面梁，测试其正应力分布规律的实验装置如图20（a）所示，所加的砝码重量通过杠杆以一定的放大比例作用于加载辅梁的中央，设作用于辅梁中央的载荷为F，由于载荷对称，支承条件对称，则通过两个挂杆作用于待测梁上C、D处的载荷各为F/2。

由待测梁的内力图可知CD段上的剪力Q=0，弯矩为一常量M=2aF ，即梁的CD段处于纯弯曲状态。

图20 弯曲正应力实验装置及试样贴片位置图2．静态电阻应变仪3．游标卡尺、钢直尺三、实验原理由于矩形截面梁的CD段处于纯弯曲状态，当梁发生变形其横截面保持平面的假设成立，又可将梁视作由一层一层的纵向纤维叠合而成且假设纵向纤维间无挤压作用，此时纯弯曲梁上的各点处于单向应力状态，且弯曲正应力的方向平行于梁的轴线方向，所以若要测量纯弯曲状态下梁的横截面上的正应力的分布规律，可在梁的CD段任一截面上沿不同高度处平行于梁的轴线方向布设若干枚电阻应变计，为简便计算，本实验的布片方案如图20（b）所示，一枚布设在梁的中性层上，其余四枚分别布设在距中性层h/4或h/2处（h 为梁矩形截面的高度），此外还布设了一枚温度补偿片。

当梁受载后，电阻应变计随梁的弯曲变形而产生伸长或缩短，使自身的电阻改变。

通过力学量的电测法原理，利用电阻应变仪即可测出梁横截面上各测点的应变值ε实。

由于本实验梁的变形控制在线弹性范围内，所以依据单向虎克定律即可求解相应各测点的应力值，即σ实=E ·ε实，E 为梁材料的弹性模量。

实验采用“等增量法”加载，即每增加等量的载荷ΔF ，测定一次各点相应的应变增量Δε实，并观察各点应变增量的线性程度。

纯弯曲梁上正应力测量实验一、实验目的1. 学习并掌握悬臂梁、在梁上测量正应力的原理和方法；2. 掌握应变片的使用方法，并能够对应变片测量结果进行处理和分析；3. 掌握数据测量和处理的方法。

二、实验原理1. 悬臂梁的基本原理悬臂梁是在一端固定，另一端悬挂自由的梁，通常用于测量其上部的受力情况。

当悬挂的重物作用在悬臂梁上时，梁会因受到弯曲而产生应力，该应力会在梁的顶端和底端产生反向的作用力，使得悬挂重物处的应力得以计算。

2. 在梁上测量正应力的原理和方法在梁上测量正应力的方法通常是利用应变片测量梁的应变，再通过材料的本构关系，将应变转换成应力。

通常情况下，对于悬臂梁而言，其应变受到压缩和拉伸的影响，因此需要使用两个应变片来分别测量这两个方向的应变。

3. 应变片的使用方法应变片通常是由两个细金属片组成的，其中一个片子是支撑物，用于将另一个片子粘贴到测量物体上。

应变片的测量原理是通过使用一个电桥，将应变片的电阻与一个标准电阻串联，进而测量应变片所处的电压。

这样，一旦应变片受到负载，其电阻发生变化，从而改变了电桥的输出电压。

最后，通过根据应变片材料的应变-电阻关系，得出测量值。

三、实验器材和材料2. 应变片；3. 电桥；4. 计算机和专业数据测量软件；5. 数据处理软件。

四、实验步骤1. 编写测量程序，将电桥的值与悬臂梁上的应变片数据记录下来；2. 使用数码示波器进一步测量电桥的输出电压，以确保精确的输入；3. 修改程序，以将使用应变片测量的应变转换为悬臂梁上的应力；4. 进行多组实验，并分别测量不同情况下悬臂梁的应变和应力；5. 通过悬臂梁的应变和应力，计算出悬挂重物的质量；6. 对实验数据进行处理和分析，撰写实验报告。

五、实验注意事项1. 在实验之前，必须一定要理解悬臂梁的测量原理和规律，并熟悉使用应变片进行测量的技术，以确保实验的准确性和可靠性；2. 实验中的数据处理要准确，需要了解数据处理的方法和技巧，以确保实验数据的准确性、真实性和可靠性；3. 实验的操作要小心谨慎，特别是接线和使用数码示波器等特殊器材的时候一定要严谨，以防止意外事故的发生。

纯弯曲梁的正应力实验报告纯弯曲梁的正应力实验报告引言：纯弯曲梁是一种常见的结构形式，它在工程中广泛应用于桥梁、建筑物以及机械设备等领域。

了解纯弯曲梁的正应力分布规律对于工程设计和结构安全至关重要。

本实验旨在通过实验方法测量纯弯曲梁的正应力分布，并对实验结果进行分析和讨论。

实验原理：纯弯曲梁在受力时，其截面上的纵向纤维会发生伸长或压缩，从而产生正应力和剪应力。

根据弯曲梁的理论，当弯矩作用于梁上时，梁截面上的正应力与截面距离中性轴的距离成正比。

实验步骤：1. 实验准备：选择一根长度适中的纯弯曲梁，清理梁的表面，并使用卡尺测量梁的几何参数，如宽度、高度和长度等。

2. 悬挂梁：在实验装置上悬挂梁，并调整悬挂点的位置，使梁能够自由弯曲。

3. 施加载荷：逐渐施加外力，使梁发生弯曲，同时记录外力大小和梁的挠度。

4. 测量应变：在梁的表面粘贴应变片，并使用应变仪测量不同位置的应变值。

5. 计算正应力：根据应变与正应力之间的线性关系，使用应变-应力关系计算不同位置的正应力。

6. 绘制应力分布曲线：将测得的正应力数据绘制成应力分布曲线，并进行分析和讨论。

实验结果与分析：通过实验测量和计算，得到了纯弯曲梁不同位置的正应力值，并绘制了应力分布曲线。

实验结果显示，在纯弯曲梁的中性轴附近，正应力较小；而在梁的顶部和底部，正应力较大。

这符合弯曲梁的理论，即正应力与截面距离中性轴的距离成正比。

进一步分析发现，纯弯曲梁的正应力分布呈现出一种对称性，即梁的上下两侧的正应力大小相等。

这是由于梁在弯曲过程中，上下两侧受到的外力大小和方向相反，从而使得正应力分布对称。

此外，实验结果还显示，纯弯曲梁的正应力在梁的中心位置达到最小值，这是由于中性轴处的纤维受力最小，所以正应力最小。

结论：通过本实验，我们成功测量和分析了纯弯曲梁的正应力分布规律。

实验结果表明，纯弯曲梁的正应力与截面距离中性轴的距离成正比，且呈现对称分布。

这对于工程设计和结构安全具有重要意义，能够帮助工程师更好地预测和评估梁的受力情况。

74实验四 纯弯曲梁正应力实验一、实验目的1、测定矩形截面梁在纯弯曲时的正应力分布规律，并验证弯曲正应力公式的正确性；2、学习多点静态应变测量方法。

二、仪器设备1、纯弯曲梁实验装置；2、YD-88型数字式电阻应变仪；3、游标卡尺。

三、试件制备与实验装置1、试件制备本实验采用金属材料矩形截面梁为实验对象。

为了测量梁横截面上正应力的大小和它沿梁高度的分布规律，在梁的纯弯段某一截面处，中性轴和以其为对称轴的上下1/4点、梁顶、梁底等5个测点沿高度方向均匀粘贴了五片轴向的应变计（如图4-4-1），梁弯曲后，其纵向应变可通过应变仪测定。

图4-4-12、实验装置如图4-4-2和图4-4-3所示，将矩形截面梁安装在纯弯曲梁实验装置上，逆时针转动实验装置前端的加载手轮，梁即产生弯曲变形。

从梁的内力图可以发现：梁的CD 段承受的剪力为0，弯矩为一常数，处于“纯弯曲”状态，且弯矩值M=21P •a ，弯曲正应力公式 σ=z yI ⋅M可变换为σ=y az⋅P ⋅I 2图4-4-2图4-4-37576四、实验原理实验时，通过转动手轮给梁施加载荷，各测点的应变值可由数字式电阻应变仪测量。

根据单向胡克定律即可求得σi 实=E ·εi 实(i=1,2,3,6,7)为了验证弯曲正应力公式σ=z y I ⋅M 或σ=y az⋅P ⋅I 2的正确性，首先要验证两个线性关系，即σ∝y 和σ∝P 是否成立:1、检查每级载荷下实测的应力分布曲线，如果正应力沿梁截面高度的分布是呈直线的，则说明σ∝y 成立；2、由于实验采用增量法加载，且载荷按等量逐级增加。

因此，每增加一级载荷，测量各测点相应的应变一次，并计算其应变增量，如果各测点的应变增量也大致相等，则说明σ∝P 成立。

最后，将实测值与理论值相比较，进一步可验证公式的正确性。

五、实验步骤1、试件准备用游标卡尺测量梁的截面尺寸（一般由实验室老师预先完成），记录其数值大小；将梁正确地放置在实验架上，保证其受力仅发生平面弯曲，注意将传感器下部的加力压杆对准加力点的缺口，然后打开实验架上测力仪背面的电源开关；2、应变仪的准备 a.测量电桥连接：图4-4-4如图4-4-4，为了简化测量电桥的连接，将梁上5个测点的应变计引出导线各取出其中一根并联成一根总的引出导线，并以不同于其他引出导线的颜色区别，所以，测量导线由原来的10根缩减为6根，连接测量电桥时，将颜色相同的具有编号1、2、3、6、7的五根线分别连接在仪器后面板上五个不同通道的A号接线孔内，并将具有特殊颜色的总引出导线连接在仪器后面板上的“公共补偿片BC”位置的B号接线孔内。

纯弯梁实验报告纯弯梁实验报告引言：纯弯梁是一种在工程结构中广泛应用的构件，在建筑、桥梁和机械等领域都有重要的作用。

本实验旨在通过对纯弯梁的力学性能进行测试和分析，探讨其在不同加载条件下的变形和破坏机理，从而对工程实践中的设计和使用提供参考。

实验设备和方法：实验中使用的设备包括纯弯梁试件、扭力加载器、应变计和数据采集系统等。

首先，将纯弯梁试件固定在试验台上，然后在试件两端施加扭力加载。

通过应变计测量试件表面的应变变化，并通过数据采集系统记录和分析数据。

实验结果与分析：1. 弯矩-曲率关系：在实验中，我们通过加载不同大小的扭矩，测量了纯弯梁试件的曲率变化。

通过绘制弯矩-曲率曲线，我们可以观察到曲率随着弯矩的增加而增加的趋势。

这表明纯弯梁试件在加载过程中会发生弯曲变形，并且变形程度与施加的弯矩大小成正比。

2. 变形模式：在实验过程中，我们还观察到了纯弯梁试件的变形模式。

随着加载扭矩的增加，试件逐渐发生弯曲，并在某一临界点处出现明显的屈曲。

在屈曲之后，试件的变形进一步增加，最终导致破坏。

这种变形模式与纯弯梁的力学性质密切相关，也是工程实践中需要考虑的重要因素。

3. 破坏机理：通过对实验数据的分析，我们可以进一步了解纯弯梁的破坏机理。

在实验中，我们观察到纯弯梁试件在屈曲之后发生了断裂，这表明试件的破坏主要是由于材料的强度不足所致。

当试件受到较大的弯矩时，其内部的应力达到或超过了材料的强度极限，导致试件发生破坏。

结论：通过本次纯弯梁实验，我们对纯弯梁的力学性能有了更深入的了解。

我们发现纯弯梁的变形和破坏与加载的扭矩大小密切相关，而且试件在屈曲之后会发生断裂。

这些结果对于工程实践中的纯弯梁设计和使用具有重要意义。

在实际应用中，我们需要合理选择材料和尺寸，以确保纯弯梁在承受设计弯矩时不发生破坏。

总结：纯弯梁作为一种常见的工程构件，其力学性能的研究对于工程实践具有重要意义。

通过本次实验，我们对纯弯梁的力学性能进行了测试和分析，探讨了其变形和破坏机理。