纯弯曲实验报告记录
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《材料力学》课程实验报告纸
实验二:梁的纯弯曲正应力试验
一、实验目的
1、测定矩形截面梁在只受弯矩作用的条件下,
横截面上正应力的大小随高度变化的分布规律,并与理论值进行比较,以验证平面假设的正确性,即横截面上正应力的大小沿高度线性分布。
2、学习多点静态应变测量方法。
二:实验仪器与设备:
①贴有电阻应变片的矩形截面钢梁实验装置
1台
②D H3818静态应变测试仪
1件
三、实验原理
(1)受力图
主梁材料为钢梁,矩形截面,弹性模量
E=210GPa,高度h=40.0mm,宽度b=15.2mm。旋动转轮进行加载,压力器借助于下面辅助梁和拉杆(对称分布)的传递,分解为大小相等的两个集中力分别作用于主梁的C、D截面。对主梁进行受力分析,得到其受力简图,如图1所示。
(2)内力图
分析主梁的受力特点,进行求解并画出其内力图,我们得到CD段上的剪力为零,而弯矩则为常值,因此主梁的CD段按理论描述,处于纯弯曲状态。主梁的内力简图,如图2所示。
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(3)弯曲变形效果图(纵向剖面)
(4)理论正应力
根据矩形截面梁受纯弯矩作用时,对其变形效果所作的平面假设,即横截面上只有正应力,而没有切应力(或0=τ),得到主梁纯弯曲CD段横截面上任一高度处正应力的理论计算公式为
z i
i I y
M
=
理论
σ
其中,M为CD段的截面弯矩(常值),z I为惯性矩,i y为所求点至中性轴的距离。
(5)实测正应力
测量时,在主梁的纯弯曲CD段上取5个不同的等分高度处(1、2、3、4、5),沿着与梁的纵向轴线平行的方向粘贴5个电阻应变片,如图4所示。
在矩形截面梁上粘贴上如图5.3所示的2组电阻应变片,应变片1-5分别贴在横力弯曲区,6-10贴在纯弯曲区,同一组应变片之间的间隔距离相等。
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根据应变电测法的基本原理,电阻应变片粘贴到被测构件表面,构件在受到外载荷作用,发生变形,应变片因感受测点的应变,而同步发生变形,从而自身的电阻发生变化。电阻应变仪通过设定的桥接电路的测量原理,将应变片的电阻变化转换成电信号(物理信号转换成电信号),最后通过应变仪内部自带的存储器和计算器(具有设定的程序计算公式),进行反馈计算输出应变值。
根据矩形截面梁纯弯曲时变形的平面假设,即所有与纵向轴线平行的纤维层都处于轴向拉伸或压缩。所以横截面上各点均处于单向受力状态,应用轴向拉伸时的胡克定律,即可通过实际测定各点的应变值,从而计算出不同高度处相应
123
459106
8
7补偿片
h
b
P
a x
y
c
a
的正应力实验值,我们有 实测
实测i i E εσ=
这里,i 表示测量点,E 为材料弹性模量,实测
i ε为
实测应变。
有关的参数记录
梁截面b =15.2(mm),h =40.0(mm)
力臂a =150.0(mm),横力弯曲贴片位置c =75.0(mm) 贴片位置
16
,y y
27
,y y
38
,y y
49
,y y
50
,y y
/2h - /4h -
/4h /2h
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(6)误差分析
两者误差
%
100?=
理论
理论
-实测i
i i i e σσσ
四、试样的制备
由教师完成。
五、实验步骤
1、开始在未加载荷的时候校准仪器。
2、逆时针旋转实验架前端的加载手轮施加载荷。加载方案采用等量加载法,大约500N 为一个量级,从0N 开始,每增加一级载荷,逐点测量各点的应变值。加到最大载荷2000N ;每次读数完毕后记录数据。
3、按照上述步骤完成了第一遍测试后卸掉荷载再来一遍。
4、整理实验器材,完成实验数据记录。
六:实验数据与数据处理:
载荷
节点应
变(-610)-500N/-
503N
-996N/-1
003N
-1498N/-1
497N
-1994/-2
000N
1 -6
2 -114 -166 -212
-56 -110 -158 -210 平均
值
-59 -112 -162 -211 2 -26 -50 -76 -98
-24 -48 -72 -100 平均
值
-25 -49 -74 -99 3 0 2 2 4
0 2 2 0 平均
值
0 2 2 2 4 28 54 78 104
24 54 76 102 平均
值
26 54 77 103 5 56 106 156 202
52 106 152 202 平均54 106 154 202