1-基本加载试验方案

1、图一 实验装置简 图中碳钢矩形截面梁， s 360MPa，E=210GPa。图二 实验装置图实验一 梁变形实验（1）简支梁实验（2）悬臂梁实验预习要求：1、预习百分表的使用方法；2、预习梁的挠度和转角的理论公式。3、设计本实验所需数据记录表格。（1）简支梁实验一、 实验目的：1、简支梁在跨度中点承受集中载荷 P，测定梁最大挠度和支点处转角， 并与 理论值比较；2、验证位移互等定理；3、测定简支梁跨度中点受载时的挠曲线（测量数据点不少于 7 个）。实验设备：1、简支梁及支座；2、百分表和磁性表座；3、砝码、砝码盘和挂钩；4、游标卡尺和钢卷尺。三、试件及实验装置：四、实验原理和方法：1、简支梁在跨

2、度中点承受集中载荷 P 时，跨度中点处的挠度最大；2、梁小变形时，简支梁某点处的转角tg( ) ；a3、验证位移互等定理：1F121F22221图三12位移互等定理示对于线弹性体， F1 在 F2引意起图的位移 12上所作之功，等于 F2在 F1 引起的 位移 21 上所作之功，即：F1 12 F2 21( 1)若 F1=F2 ，则有：12 212)上式说明：当 F1与F2数值相等时， F2在点 1沿 F1方向引起的位移 12，等 于 F1在点 2 沿 F2方向引起的位移 21。此定理称为位移互等定理。为了尽可能减小实验误差， 本实验采用重复加载法， 要求重复加载次数 n 4 取初载荷 P0=

3、(Q+1)Kgf(Q 为砝码盘和砝码钩的总重量 )， P=1.5Kgf ，为了防止加 力点位置变动，在重复加载过程中，最好始终有 0.5Kgf 的砝码保留在砝码盘上。六、试验结果处理1、取几组实验数据中最好的一组进行处理；2、计算最大挠度和支点处转角的实验值与理论值之间的误差；3、验证位移互等定理；4、在坐标纸上，在 x f 坐标系下描出实验点，然后拟合成光滑曲线七、思考题：1、若需测简支梁跨度中任意截面处的转角，其实验装置如何？2、验证位移互等定理时，是否可在梁上任选两点进行测量？3、在测定梁挠曲线时，如果要求百分表不能移动，能否测出挠度曲线？怎 样测？4、可否利用该实验装置测材料的弹性模量

4、 ?2) 悬臂梁实验一 . 实验目的：利用贴有应变片的悬臂梁装置，确定金属块的质量二. 实验设备：1. 悬臂梁支座；2. 电阻应变仪；3. 砝码两个，金属块一个，砝码盘和挂钩4. 游标卡尺和钢卷尺。. 实验试件及装置：中碳钢矩形截面梁，屈服极限 s 360MPa，弹性模量 E=210GP。aRB图一 实验装置示意图四. 实验原理和方法：细长梁受载时， AB 截面上的最大弯曲正应变表达式为：maxME WZ1)AB截面上的弯矩的表达式为：M mg l（ 2）为了尽可能减小距离 l 的测量误差，实验时，分别在 1 位置和 2 位置加载，测出 AB 截面上的最大纵向正应变(见图二) ，它们的差为：m

5、ax2mg l12E WZ3)由式（ 3）导出金属块重量 mg的计算公式为：4）EWzmg l zl 12在某一横截面的上下表面 A点和 B 点分别沿纵向粘贴电阻应变片 加载方案采用重复加载，要求重复加载次数 n4。P = mg 。RBl12图二 实验测试示意图五. 思考题：1. 如果要求只用梁的 A 点或 B点上的电阻应变片，如何测量？2. 如果要求梁 A点和 B点上的电阻应变片同时使用，如何测量？3. 比较以上两种方法，分析哪种方法实验结果更精确？4. 如果悬臂梁因条件所限只能在自由端端点处安装百分表，如何测得悬臂梁自由 端受载时的挠曲线。 （要求测量点不少于 5 点）实验二 弯扭组合试验

6、预习要求：1 复习材料力学弯扭组合变形及应力应变分析的有关章节；2 分析弯扭组合变形的圆轴表面上一点的应力状态；3 推导圆轴某一截面弯矩 M的计算公式，确定测量弯矩 M的实验方案，并画出 组桥方式；4 推导圆轴某一截面扭矩 T的计算公式，确定测量扭矩 T 的实验方案，并画出 组桥方式；实验目的1 用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角；2 测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩；3 学习电阻应变花的应用。实验设备和仪器123微机控制电子万能试验机； 电阻应变仪； 游标卡尺。试验试件及装置弯扭组合实验装置如图一所示。 空心圆轴试件直径 D042mm，壁厚 t=3mm， l1

7、=200mm，l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限 s 360MPa，弹性 模量 E206GPa，泊松比 0.28。图一 实验装置图四 实验原理和方法1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的 方位角；圆轴试件的一端固定， 另一端通过一拐臂承受集中荷 载 P，圆轴处于弯扭组合变形状态， 某一截面上下表面微 体的应力状态如图四和图五所示。图三 应变花示意图图四 圆轴上表面微体的应力状态xx图五 圆轴下表面微体的应力状态在圆轴某一横截面 A B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三） ，使应变花 的各应变片方向分别沿 0和 45。根据平面应变状态应变分析公式：xy2c o s2x

8、y s i n221）可得到关于 x、y、xy 的三个线性方程组，解得：xyxy2( x min ) 2( max00y 450450 00xy450 450由平面应变状态的主应变及其方位角公式：tg 0或 tg2 y)xy2）3）4）xy由式（ 2）（5），可得一点的主应力及其方位角的表达式为：5）tg2E 450214504502E21 004504502 004506）2 0045000 、450和 450 的测量可用桥多点测量法同时测出（见图六）1/4450图六2、圆轴某一截面弯矩 M的测量：轴向应力 x 仅由弯矩 M引起，故有：将式（ 2）分别代入式（ 3）和式（ 4），即可得到主应

9、变及其方位角的表达式 对于各向同性材料，应力应变关系满足广义虎克定律：根据广义虎克定律，可得：1x E1 （ xy ）又 :y 0由式（ 7）（9）得到：M E Wz x(9)(10)以某截面上应力最大的上点或下点作为测量点X（ x 00 ）。0 的测量可用 1/4 桥接法（见图七），图七3、圆轴某一截面扭矩 T 的测量： 切应力 x仅扭矩 T引起，故有：TWP8）测出 X 方向应变片的应变值也可采用半桥接法（见图八）图八11)根据广义虎克定律，可得：x G xyG(45450)12)由式（ 11）、（12）可得：T G WP ( 450 450) 2(1 )EWP ( 450 450)(13

10、)（ 450 450 ） 的测量可用半桥接法（见图七） ，也可采用全桥接法（见图八） 。图七 图八为了尽可能减小实验误差，本实验采用重复加载法。可参考如下加载方案：P0=500N，Pmax=1500N， P=1000N，N=4 。五、实验步骤1 设计实验所需各类数据表格；2 测量试件尺寸； 测量三次，取其平均值作为实验值 。3 拟定加载方案；4 试验机准备、试件安装和仪器调整；5 确定各项要求的组桥方式、接线和设置应变仪参数；6 检查及试车； 检查以上步骤完成情况， 然后预加一定载荷， 再卸载至初载荷以下， 以检查 试验机及应变仪是否处于正常状态。7 进行试验； 将载荷加至初载荷， 记下此时应

11、变仪的读数或将读数清零。 重复加载， 每重 复一次，记录一次应变仪的读数。实验至少重复四次，如果数据稳定，重复性好 即可。8 数据通过后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。六、试验结果处理1、将各类数据整理成表，并计算各测量值的平均值；2、计算实验点的主应力大小和其方位角，并与理论值 （按名义尺寸计算 ）进行比 较；12tg2 0均均E4504502E21 21均均450450均 均 均2 00450450均00均 2均45000均24503、计算圆轴上贴有应变片截面上的弯矩；均M E Wz x均4、计算圆轴上贴有应变片截面上的扭矩。E2(1 )WP( 450450)均5、将上述 M 的计算

12、值与 P l2 的值进行比较，并分析其误差；6、将上述 T 的计算值与 P l1的值进行比较，并分析其误差；如何实现七、思考题如果要求一次加载同时测出作用在 A-B 截面上的弯矩和扭矩，实验三 偏心拉伸实验预习要求：4、 预习构件在单向偏心拉伸时，横截面上的内力分析；5、 复习电测法的不同组桥方法；6、 设计本实验所需数据记录表格。一、实验目的1 测量试件在偏心拉伸时横截面上的最大正应变 max；2 测定中碳钢材料的弹性模量 E；3 测定试件的偏心距 e；二、实验设备与仪器1微机控制电子万能试验机；2电阻应变仪；3游标卡尺。三、试件中碳钢矩形截面试件， （如图所示）。2截面的名义尺寸为 hb

13、= （7.0 30）mm2 ， s 360MPa 。 图一 试件示意图四、实验原理和方法 试件承受偏心拉伸载荷作用，偏心距为 e。在试件某一截面两侧的 a 点和 b 点处分别沿试件纵向粘贴应变片 Ra和 Rb ,则 a点和 b 点的正应变为： a =p +M +t（1）b =p M +t（2）式中： p 轴向拉伸应变 M弯曲正应变 t 温度变化产生的应变 有分析可知，横截面上的最大正应变为： max= p + M（3）根据单向拉伸虎克定律可知：Ap(4)试件偏心距 e 的表达式为：M WZ E eP(5)可以通过不同的组桥方式测出上式中的 max、p 及M，从而进一步求得弹性模量 E、最大正应

14、力 max 和偏心距 e。1、测最大正应变 max 组桥方式见图二。(1/4桥；2 个通道) max = p + M=(p +M +t) t= a t(6)2、测拉伸正应变 p全桥组桥法 (备有两个温补片) ，组桥方式见图三。1P (PMt )tt( PMt )P21(PMt)tt( PMt)(7)( a t t b )2将p代入式( 4)，即可求得材料的弹性模量 E。图二3、测偏心矩 e半桥组桥法，组桥方式见图四1M12( P M t) ( P M t )(8)将M代入式( 5)即得到试件的偏心距 e：图三图四为了尽可能减小实验误差， 实验采用多次重复加载的方法。 可参考如下加载方案： P0=6KN ，Pmax=16KN ， P=10KN，N=4。五、实验步骤1. 设计实验所需各类数据表格；2. 测量试件尺寸； 测量试件三个有效横截面尺寸，取其平均值作为实验值 。3. 拟定加载方案；4. 试验机准备、试件安装和仪器调整；5. 确定各项要求的组桥方式、接线和设置应变仪参数；6. 检查及试车； 检查以上步骤完成情况，然后预加一定载荷，再卸载至初载荷以下，以检查 试验机及应变仪是否处于正常状态。7. 进行试验； 将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。重复加载，每重 复一次，记录一