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实验三 压杆稳定实验

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实验三压杆稳定实验

力学-聂灿亮

一． 实验目的

1. 观察压杆的失稳现象；

2. 测定二端铰支压杆的临界压力crF。

二． 实验设备和仪器

1. 静态电阻应变仪；

2. 高强度钢矩形横截面细长试样。

三． 实验原理与分析

1. 实验简图

2. 对于轴向受压的理想细长直杆，按小变形理论，其临界荷载可由欧拉公式求得：

22crEIFl（1）

式中，E为材料的弹性模量；I为压杆截面的最小惯性矩；l为压杆的长度，为长度系数，对于两端铰支情况，=1。

当crFF时，压杆保持原有的直线平衡形态而处于稳定平衡状态，当=crFF时，压杆处于临界状态，可以在微弯的情况下保持平衡；

3. 压杆两端受压，开始产生弯曲变形，这种弯曲变形随压力的增加而不断增加。如以1和2分别表示左、右两侧的应变，显然随着F的增加，二者差异也越大。如以压力F为纵坐标，压应变为横坐标，可绘出1-F和2-F曲线如下图所示，其有共同的水平渐近线，它代表压杆的临界荷载crF。

4. 理论计算：

由（1）式可计算：

293122226120610202.01012=267.8031810crEIFNNl理

四． 实验步骤

1. 测量试件长度和宽度，并记录相关物理系数；

2. 仪器安装、连线、预加载、调试； 3. 实验前根据欧拉公式估算实验的最大许可荷载maxF，实验时在max80%FF的范围内采用逐级加载，前期按50N，100N，150N，200N加载，后期按应变变化逐级加载。

4. 完成试验内容后，卸掉荷载，拆线整理设备，将所用仪器设备恢复初始状态。

五． 数据分析处理

1. 记录实验测试数据

压力F/N 应变1/1e-6 应变2/1e-6

-50 -17 2

-100 -39 11

-150 -69 29

-200 -124 69

-263 -421

345

-262 -407 333

-259 -351 218

-256 -326 254

2. 根据1中的数据，分别采用Origin、excel和Matlab进行图形处理与拟合，可得到如下1-F和2-F曲线图：

-50005001000050100150200250300应变𝜀压力F/N

3. 从2中曲线图可以看出，实验测出的欧拉临界值大约为:

Origin和Excel处理结果：=262.5NcrF实验左右；

Matlab处理结果：=250NcrF实验左右；

4. 计算绝对误差以及相对误差：

Excel和origin处理结果：

绝对误差：262.5N267.805.3crcrFFNN理实验；

相对误差：5.3100%100%1.98%267.80crF理。 Matlab处理结果：

绝对误差：250N267.8017.80crcrFFNN理实验；

相对误差：18.70100%100%6.98%267.80crF理。

六． 试验总结

1. 本次试验的理论值和实验值非常接近，说明实验还是非常成功的；

2. 通过实验数据比较，验证了压杆稳定欧拉临界压力公式的正确性；

3. 误差来源主要来自实验，由于理论值是根据所描绘的1-F和2-F曲线图来读取的，所以会有读数误差；

4. 本次实验加深了对欧拉临界状态的理解，达到了学以并用的目的。

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压杆稳定实验报告

压杆稳定实验报告

实验报告

浙江大学材料力学实验报告

（实验项目：压杆稳定）

一、实验目的：1、观察压杆的失稳现象；

2、测定两端铰支压杆的临界压力；

3、观察改变支座约束对压杆临界压力的影响。

二、设备及装置：

1. 带有力传感和显示器的简易加载装置或万能电子试验机；

2. 数字应变仪；

3. 大量程百分表及支架；

4. 游标卡尺及卷尺；

5. 试样，压杆试样为由弹簧钢制成的细长杆，截面为矩形，两端加工成带有小圆弧的刀刃。在试样中点的左右两端各贴仪枚应变片。

6. 支座，支座为浅V性压杆变形时两端可绕Z轴转动，故可作为铰支架。

三、实验原理和方法：

1、理论计算：理想压杆，当压力P小于临界压力crP时，压杆的直线平衡是稳定的。这时压力P与中点挠度的关系相当于右图中的直线OA。当压力到达临界压力crP时，压杆的直线平衡变为不稳定，它可能转为曲线平衡。按照小挠度理论，P与的关系相当于图中水平线AB。两端铰支细长杆的临界压力由欧拉公式计算 2cr2PEIl，其中I为横截面对z轴的惯性矩。

2、实测时：实际压杆难免有初弯曲，材料不均匀和压力偏心等缺陷，由于这些缺陷，在P远小于crP时，压杆已经出现弯曲。开始，很不明显，且增长缓慢，如图中的OCD段。随着P逐步接近crP，将急剧增大。只有弹性很好的细长杆才可以承受大挠度，压力才可能略微超过crP，实测时，在压杆两侧各贴一应变片，测定P-曲线，对前后应变取增量，当大于上一个的的2倍时即认为此时的压力为临界压力。

3、加载分两个阶段，在理论值crP的70%~80%之前，可采取大等级加载，载荷超过crP的80%以后，载荷增量应取得小些。在整个实验过程中，加载要保持均匀、平稳、缓慢。

四、实验结果

1、理论计算 实验报告

参数记录：b=30.00mm, h=3.50mm, k=2.13, L=525mm,

E=210GPa

31041.07191012bhIm，则由欧拉公式得 2cr2P805.2EINl

实验三 动压滑动轴承实验

实验三 动压滑动轴承实验

实验三 动压滑动轴承实验

一、 实验目的

1. 验证动压滑动轴承油膜压力分布规律，了解影响油膜压力分布规律的因素，并根据油膜压力分布曲线确定端泄影响系数Kb；

2. 测定动压滑动轴承的摩擦特征曲线，并考察影响摩擦系数的因素。

二、 实验设备及仪器

1. HZS-1型动压滑动轴承试验台

图1 HZS-1型动压滑动轴承实验台

图1为试验台总体布置，图中件号1为试验的轴承箱，通过联轴器与变速箱7相联，6为液压箱，装于底座9的内部，12为调速电动机，通过三角带与变速箱输入轴相联，8为调速电机控制旋钮，5为加载油腔压力表，由減压阀4控制油腔压力，2为轴承供油压力表，由减压阀控制其压力，油泵电机开关为10，主电机开关为11，试验台的总开关在其正面下方。

图2为试验轴承箱，件号31为主轴，由一对D级滚动轴承支承，32为试验轴承，空套在主轴上，轴承内径d=60mm，有效宽度=60mm。在轴承中间横剖面上，沿周向开7个测压孔，在120°范围内的均匀分布，测压表21～27通过管路分别与测压孔相联。距轴承中间剖面L/4(15mm)处，轴承上端有一个测压孔，表头28与其相联，件号33为加载盖板，固定在箱体上，加载油腔在水平面上的投影面积为60cm2在轴承外圆左侧装有测杆35，环34装在测杆上以供测量摩擦力矩用，环34与轴承中心的距离为150mm，轴承外圆上装有两个平衡锤36，用以在轴承安装前做静平衡。

图2 实验轴承箱

箱体左侧装有一个重锤式拉力计如图3所示，测量摩擦力矩时，将拉力计上的吊钩与环34联接，即可测得摩擦力矩。测杆通过环34作用在拉力计上的力F，由重锤予以平衡，其数值可由sin1RWLF求得。式中R为圆盘半径，W为重锤之重量，L1为重锤重心到轴心之距离，为圆盘之转角，圆盘转角通过齿轮放大，可使表头指针转角放大10倍，表头刻度即为F的实际值，单位为克。

压杆稳定 实验报告

压杆稳定 实验报告

压杆稳定 实验报告

压杆稳定 实验报告

一、引言

在物理学中，稳定性是一个重要的概念。对于一个物体或系统来说，稳定性意味着它能够保持在一个平衡状态，不会因外界干扰而倾倒或崩溃。压杆稳定是一个经典的物理实验，通过改变杆的长度和重心位置，我们可以探索压杆在不同条件下的稳定性。

二、实验目的

本实验的目的是通过改变压杆的长度和重心位置，观察和分析压杆在不同条件下的稳定性。通过实验，我们可以进一步了解压杆稳定的物理原理，并探讨压杆稳定性与杆长、重心位置之间的关系。

三、实验装置和方法

1. 实验装置：压杆、支架、重物、测量工具（如尺子和天平）等。

2. 实验方法：

a. 将支架放置在水平的桌面上，并固定好。

b. 将压杆放在支架上，调整杆的位置和角度，使其保持平衡。

c. 在压杆的一端悬挂一个重物，称为A端。

d. 在压杆的另一端悬挂一个重物，称为B端。

e. 记录下A端和B端的质量，以及压杆的长度和角度。

f. 通过改变A端和B端的质量、压杆的长度和角度等条件，重复实验，记录数据。

四、实验结果与分析 在实验中，我们通过改变A端和B端的质量、压杆的长度和角度等条件，观察压杆在不同条件下的稳定性。下面是我们的实验结果和分析：

1. 改变质量：

我们分别改变A端和B端的质量，观察压杆的稳定性。实验结果表明，当A端和B端的质量相等时，压杆更容易保持平衡。这是因为在这种情况下，压杆的重心位置更接近中间，稳定性更高。当A端或B端的质量增加时，压杆的稳定性减弱，容易发生倾倒。

2. 改变长度：

我们改变压杆的长度，观察压杆的稳定性。实验结果显示，当压杆的长度较短时，压杆更容易保持平衡。这是因为较短的压杆有更小的杆长，重心位置更接近中间，稳定性更高。当压杆的长度增加时，压杆的稳定性减弱，容易发生倾倒。

3. 改变角度：

我们改变压杆的角度，观察压杆的稳定性。实验结果表明，当压杆的角度接近水平时，压杆更容易保持平衡。这是因为在这种情况下，压杆的重心位置更接近支点，稳定性更高。当压杆的角度增加时，压杆的稳定性减弱，容易发生倾倒。

浙大压杆稳定实验报告

浙大压杆稳定实验报告

材料力学实验1305

一、实验目的：1、观察压杆的失稳现象；

2、测定两端铰支压杆的临界压力；

3、观察改变支座约束对压杆临界压力的影响。

二、设备及装置：

1. 带有力传感和显示器的简易加载装置或万能电子试验机；

2. 数字应变仪；

3. 大量程百分表及支架；

4. 游标卡尺及卷尺；

5. 试样，压杆试样为由弹簧钢制成的细长杆，截面为矩形，两端加工成带有小圆弧的刀刃。在试样中点的左右两端各贴仪枚应变片。

6. 支座，支座为浅V性压杆变形时两端可绕Z轴转动，故可作为铰支架。

三、实验原理和方法：

1、理论计算：理想压杆，当压力P小于临界压力crP时，压杆的直线平衡是稳定的。这时压力P与中点挠度的关系相当于右图中的直线OA。当压力到达临界压力crP时，压杆的直线平衡变为不稳定，它可能转为曲线平衡。按照小挠度理论，P与的关系相当于图中水平线AB。两端铰支细长杆的临界压力由欧拉公式计算 2cr2PEIl，其中I为横截面对z轴的惯性矩。

2、实测时：实际压杆难免有初弯曲，材料不均匀和压力偏心等缺陷，由于这些缺陷，在P远小于crP时，压杆已经出现弯曲。开始，很不明显，且增长缓慢，如图中的OCD段。随着P逐步接近crP，将急剧增大。只有弹性很好的细长杆才可以承受大挠度，压力才可能略微超过crP，实测时，在压杆两侧各贴一应变片，测定P-曲线，对前后应变取增量，当大于上一个的的2倍时即认为此时的压力为临界压力。

3、加载分两个阶段，在理论值crP的70%~80%之前，可采取大等级加载，载荷超过crP的80%以后，载荷增量应取得小些。在整个实验过程中，加载要保持均匀、平稳、缓慢。

材料力学实验1305

四、实验结果

1、理论计算

参数记录：b=30.04mm, h=3.54mm, k=2.19, L=515mm, E=210GPa

𝐼=𝑏ℎ312=1.1105×10−10𝑚4，则由欧拉公式得 𝐹𝑐𝑟=𝐸𝐼𝜋2𝑙2=867.8𝑁