实验四 纯弯曲梁正应力实验参考资料

实验四纯弯曲梁正应力实验一、实验目的1、测定矩形截面梁在纯弯曲时的正应力分布规律，并验证弯曲正应力公式的正确性；2、学习多点静态应变测量方法。二、仪器设备1、纯弯曲梁实验装置；2、YD-88型数字式电阻应变仪；3、游标卡尺。三、试件制备与实验装置1、试件制备本实验采用金属材料矩形截面梁为实验对象。为了测量梁横截面上正应力的大小和它沿梁高度的分布规律，在梁的纯弯段某一截面处，中性轴和以其为对称轴的上下1/4点、梁顶、梁底等5个测点沿高度方向均匀粘贴了五片轴向的应变计（如图4-4-1），梁弯曲后，其纵向应变可通过应变仪测定。2、实验装置2、实验装置如图4-4-2和图4-4-3所示，将矩形截面梁安装在纯弯曲梁实验装置上，逆时针转动实验装置前端的加载手轮，梁即产生弯曲变形。从梁的内力图可以发现：梁的CD段承受的剪1力为0，弯矩为一常数，处于“纯弯曲”状态，且弯矩值M^-P-a，弯曲正应力公式可变换为ao=——・P・y

21z图4-4-3四、实验原理实验时，通过转动手轮给梁施加载荷，各测点的应变值可由数字式电阻应变仪测量。根据单向胡克定律即可求得O^=E-£j实(i=1,2,3,6,7)M-ya_为了验证弯曲正应力公式o=或o=--・P・y的正确性，首先要验证两个线性关JLJL.系，即O8y和O8P是否成立：1、检查每级载荷下实测的应力分布曲线，如果正应力沿梁截面高度的分布是呈直线的，则说明O-y成立；2、由于实验采用增量法加载，且载荷按等量逐级增加。因此，每增加一级载荷，测量各测点相应的应变一次，并计算其应变增量，如果各测点的应变增量也大致相等，则说明O—P成立。最后，将实测值与理论值相比较，进一步可验证公式的正确性。五、实验步骤1、试件准备用游标卡尺测量梁的截面尺寸(一般由实验室老师预先完成)，记录其数值大小；将梁正确地放置在实验架上，保证其受力仅发生平面弯曲，注意将传感器下部的加力压杆对准加力点的缺口，然后打开实验架上测力仪背面的电源开关；2、应变仪的准备测量电桥连接：图4-4-4如图4-4-4,为了简化测量电桥的连接，将梁上5个测点的应变计引出导线各取出其中一根并联成一根总的引出导线，并以不同于其他引出导线的颜色区别，所以，测量导线由原来的10根缩减为6根，连接测量电桥时，将颜色相同的具有编号1、2、3、6、7的五根线分别连接在仪器后面板上五个不同通道的A号接线孔内，并将具有特殊颜色的总引出导线连接在仪器后面板上的“公共补偿片BC”位置的B号接线孔内。实验采用公共的温度补偿片，且把它接入仪器后面板上的“公共补偿片BC”位置的B、C号接线孔内。注意应将应变仪前面板的“全桥半桥”选择开关拨到半桥位置；灵敏系数设定：连接好测量电桥后，依照实验架上给出的灵敏系数K的值，将应变仪后面板上的“灵敏系数K-on”选择开关对应值的档拨到on一侧，设定好灵敏系数K的大小；测量电桥的预调平衡：接通应变仪前面板上的电源开关，将“测点选择”开关旋到连接好测量电桥所对应通道编号位置，检查应变仪显示窗上的数据是否正常，然后用专用螺丝刀旋转应变仪前面板右侧上部对应编号的调零螺丝孔，调节电位器，使读数为相对稳定的“土0000”，测量电桥达到电阻平衡。改变“测点选择”开关的位置，依次调节好其他通道的电阻平衡。记录下各通道预调平衡的结果。图4-4-5YD-88型数字式电阻应变仪面板图3、进行实验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，每增加一级载荷，逐点测量各点的应变值。加到最大载荷Pma读数完毕后，实验完成了第一遍测试。将载荷全部卸掉，按“实验步骤”中“2、应变仪的准备”中的“c.测量电桥预调平衡”的方法重新调好各通道的电阻平衡，重复实验一遍。4、结束实验实验完毕后，整理所记录的实验数据；卸掉实验载荷；关闭仪器电源;拆掉仪器接线孔内的连接导线，将实验仪器复原；清理实验现场；将实验数据交指导老师签字同意后离开实验室。六、实验注意事项1、预调平衡时，若发现调零困难、调零数据不稳定等现象应首先从接线是否有误、接线孔螺丝是否拧紧、导线裸露线头是否伸入太短或太长等方面检查接线质量，并排除故障，不要盲目使劲旋转电位器螺丝，以免损坏仪器；2、加载前应检查梁的放置位置是否偏斜，以及拉压力传感器下端的压杆位置是否对正，以保证梁的CD段是纯弯曲变形；3、实验前应将所连接的测量导线理清，以免缠死；测试过程中，勿乱动已连接好的测量导线和仪器开关；4、加载时切勿过载。七、实验数据处理与分析1、计算实测应力值各点分别取两次实测的应变平均值代入胡克定律公式oj/E.£i实(i=1,2,3,6,7)计算各点的实测应力值，并将计算结果添入数据表格内；2、描绘应力分布曲线o-y曲线图在o-y坐标系中，以oi实的值为横坐标，y的值为纵坐标，将各点的实测应力值分别绘出，然后进行曲线拟合这样就得到了纯弯梁横截面上沿高度的5条正应力分布曲线。检查o8y是否成立；o-P曲线图在o-P坐标系中，以oi实的值为横坐标，P的值为纵坐标，将各点的实测应力值分别绘出，然后进行曲线拟合，这样就得到了纯弯梁横截面上各点在不同载荷下的5条正应力分布曲线。检查o8P是否成立；实测应力分布曲线与理论应力分布曲线比较取最大载荷Pmax=5kN时两次应变平均值分别来计算实测应力与理论应力的值，实测值计算oi/E•£i实(i=1,2,3,6,7)理论值计算oi=2^-P•y(i=1,2,3,6,7)并将计算结果在o-y坐标系中分别绘出实测应力分布曲线与理论应力分布曲线，比较两曲线的偏离程度。八、实验报告1、提交实验报告(具体要求参考实验报告册)；2、实验报告中必需绘出实验装置图、内力分析图、测量电桥连接图;3、讨论下列问题沿梁截面高度，各点正应力如何分布？随着载荷的逐级增加，各点正应力按什么规律变化？测点1的实际位置与中性层的位置是何关系？实验参数记录表格弹性模量E(GP「梁横截面宽度b(mm)梁横截面高度h(mm)加力器距支座距离a(mm)P0(kN)△P(kN)Pmax(kN)实验数据记录表格

应变值