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)。
