第五講等彎曲梁哈工程材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容 1 1、用電測法測定矩形截面梁在承受純彎曲作用時(shí)橫截面、用電測法測定矩形截面梁在承受純彎曲作用時(shí)橫截面 高度方向上正應(yīng)力的分布規(guī)律。高度方向上正應(yīng)力的分布規(guī)律。 2 2、驗(yàn)證純彎曲梁橫截面上正應(yīng)力計(jì)算公式。、驗(yàn)證純彎曲梁橫截面上正應(yīng)力計(jì)算公式。 3 3、進(jìn)一步學(xué)習(xí)電測法測定應(yīng)力的基本原理及應(yīng)變儀的操、進(jìn)一步學(xué)習(xí)電測法測定應(yīng)力的基本原理及應(yīng)變儀的操作使用方法。作使用方法。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1 1、QYCLQYCL材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)- -純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置。純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置。 2 2、CML-1016CML-1016型應(yīng)變型應(yīng)變&

2、amp; &力綜合測試儀。力綜合測試儀。 3 3、鋼板尺。、鋼板尺。 QYCLQYCL材料力材料力學(xué)多功能實(shí)學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)臺(tái)- -純彎曲純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置梁實(shí)驗(yàn)裝置 矩形截面純彎曲鋼梁的實(shí)驗(yàn)裝置如上圖所示。隨著載荷矩形截面純彎曲鋼梁的實(shí)驗(yàn)裝置如上圖所示。隨著載荷的增加，梁的中間段部分承受純彎曲。根據(jù)平面假設(shè)和縱向的增加，梁的中間段部分承受純彎曲。根據(jù)平面假設(shè)和縱向纖維間無擠壓的假設(shè)，可得到純彎曲梁橫截面的正應(yīng)力計(jì)算纖維間無擠壓的假設(shè)，可得到純彎曲梁橫截面的正應(yīng)力計(jì)算公式為公式為 (1)(1)式中式中 M Mz z 橫截面彎矩橫截面彎矩;I;Iz z 橫截面對(duì)形心主軸（即中心橫截面對(duì)形心

3、主軸（即中心軸）的慣性矩；軸）的慣性矩；Y Yz z所求應(yīng)力點(diǎn)至中性軸的距離。由公式可所求應(yīng)力點(diǎn)至中性軸的距離。由公式可知沿橫截面高度正應(yīng)力按線性規(guī)律變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)采用螺旋手柄知沿橫截面高度正應(yīng)力按線性規(guī)律變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)采用螺旋手柄加載，可以連續(xù)加載，載荷大小由拉壓傳感器的數(shù)字測力儀讀加載，可以連續(xù)加載，載荷大小由拉壓傳感器的數(shù)字測力儀讀出。當(dāng)載荷增加出。當(dāng)載荷增加PP時(shí)，通過兩根加載桿，使得測試梁兩端的受時(shí)，通過兩根加載桿，使得測試梁兩端的受力點(diǎn)分別增加力點(diǎn)分別增加P/2P/2。 圖圖 純彎梁實(shí)驗(yàn)裝置及受力圖純彎梁實(shí)驗(yàn)裝置及受力圖 為了測量梁純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力分布規(guī)律，在梁的純?yōu)榱藴y量梁純彎

4、曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力分布規(guī)律，在梁的純彎曲段沿梁的側(cè)面各點(diǎn)軸線方向分別貼上一組電阻應(yīng)變計(jì)。如彎曲段沿梁的側(cè)面各點(diǎn)軸線方向分別貼上一組電阻應(yīng)變計(jì)。如圖圖(a)(a)所示，應(yīng)變計(jì)所示，應(yīng)變計(jì)1 1貼在梁的中性層上；應(yīng)變計(jì)貼在梁的中性層上；應(yīng)變計(jì)2 2、3 3和和4 4、5 5分分別貼在離中性層不同高度的別貼在離中性層不同高度的h/4h/4和和3h/83h/8上；上；6 6、7 7貼在梁的上下表貼在梁的上下表面面h/2h/2上。此外，在梁的上。此外，在梁的h/2h/2處又貼了一片橫向應(yīng)變計(jì)處又貼了一片橫向應(yīng)變計(jì)8 8，通過實(shí)，通過實(shí)驗(yàn)測得應(yīng)變計(jì)驗(yàn)測得應(yīng)變計(jì)7 7和和8 8的應(yīng)變值的應(yīng)變值7 7和和8

5、8滿足滿足 No.4No.2No.1No.3No.5No.6 No.7 No.8(2)則可證明梁在純彎曲時(shí)接近單向應(yīng)力狀態(tài)，即梁的縱向釬維間則可證明梁在純彎曲時(shí)接近單向應(yīng)力狀態(tài)，即梁的縱向釬維間無擠壓假設(shè)成立。根據(jù)單向應(yīng)力狀態(tài)下的虎克定律無擠壓假設(shè)成立。根據(jù)單向應(yīng)力狀態(tài)下的虎克定律 實(shí)實(shí)= E= E實(shí)實(shí) 求出沿中性層不同高度點(diǎn)正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值，最后將實(shí)驗(yàn)值與理論求出沿中性層不同高度點(diǎn)正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值，最后將實(shí)驗(yàn)值與理論值進(jìn)行比較，來驗(yàn)證彎曲正應(yīng)力公式。值進(jìn)行比較，來驗(yàn)證彎曲正應(yīng)力公式。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 1 1、開啟應(yīng)變儀電源，預(yù)熱五分鐘。、開啟應(yīng)變儀電源，預(yù)熱五分鐘。 2 2、調(diào)節(jié)應(yīng)變儀的初始

6、平衡。使應(yīng)變儀的讀數(shù)為零。、調(diào)節(jié)應(yīng)變儀的初始平衡。使應(yīng)變儀的讀數(shù)為零。4 4、對(duì)梁先施加少量預(yù)載荷。然后每增加一級(jí)載荷，分別在應(yīng)、對(duì)梁先施加少量預(yù)載荷。然后每增加一級(jí)載荷，分別在應(yīng)變儀上讀取并記錄應(yīng)變計(jì)對(duì)應(yīng)變儀上讀取并記錄應(yīng)變計(jì)對(duì)應(yīng)1 18 8點(diǎn)的讀數(shù)，直到加至最大點(diǎn)的讀數(shù)，直到加至最大載荷為止。載荷為止。 5 5、實(shí)驗(yàn)完畢，檢查數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)不合規(guī)律要進(jìn)行重測直至滿、實(shí)驗(yàn)完畢，檢查數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)不合規(guī)律要進(jìn)行重測直至滿意。意。 6 6、實(shí)驗(yàn)完畢，卸去數(shù)字電子式測力儀上的載荷。關(guān)掉電源，實(shí)驗(yàn)完畢，卸去數(shù)字電子式測力儀上的載荷。關(guān)掉電源，整理儀器。整理儀器。表表1 1 鋼梁和加力點(diǎn)尺寸鋼梁和加力點(diǎn)尺

7、寸 表表3 3 應(yīng)變計(jì)至中性層距離（應(yīng)變計(jì)至中性層距離（mmmm） Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y80h/ /4-h/4-h/43h/8/8-3h/8/8h/2/2-h/2/2h/2/21 1、算實(shí)驗(yàn)值時(shí)，要采用增量的平均值，即、算實(shí)驗(yàn)值時(shí)，要采用增量的平均值，即 實(shí)實(shí)=E=E實(shí)平實(shí)平 2 2、寫出各測點(diǎn)應(yīng)力的理論值和實(shí)驗(yàn)值的計(jì)算過程。、寫出各測點(diǎn)應(yīng)力的理論值和實(shí)驗(yàn)值的計(jì)算過程。 3 3、以各測點(diǎn)位置為縱坐標(biāo)，以應(yīng)力為橫坐標(biāo)，以各測點(diǎn)位置為縱坐標(biāo)，以應(yīng)力為橫坐標(biāo)，按同一比例分別按同一比例分別畫出各測點(diǎn)應(yīng)力的理論值和實(shí)驗(yàn)值隨試件高度變化曲線畫出各測點(diǎn)應(yīng)力的理論值和實(shí)驗(yàn)值隨試件高度變化曲線 ，將兩，將兩者逐點(diǎn)進(jìn)行比較，并寫出誤差分析過程。者逐點(diǎn)進(jìn)行比較，并寫出誤差分析過程。 4 4、計(jì)算、計(jì)算|8/8/7 7實(shí)實(shí)| |與鋼的泊松比與鋼的泊松比0.280.28相比較，若相比較，若8 8/7 7說明純彎曲梁為單向應(yīng)力狀態(tài)。說明純彎曲梁為單向應(yīng)力狀態(tài)。 5 5、比較梁中性層的應(yīng)力。由于電阻應(yīng)變片是測量一個(gè)區(qū)域內(nèi)的、比較梁中性層的應(yīng)力。由于電阻應(yīng)變片是測量一個(gè)區(qū)域內(nèi)的平均應(yīng)變，粘貼時(shí)又不可能剛好貼到中性層上。所以只要實(shí)測平均應(yīng)變，粘貼時(shí)又不可能剛好貼到中性層上。所以只要實(shí)