材力实验讲义A2多学时第二学期

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、考证位移互等定理；3、测定简支梁跨度中点受载时的挠曲线（丈量数据点许多于7个）。二、实验设施：1、简支梁及支座；θ2、百分表和磁性表座；

P3、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：

fmaxa图一实验装置简图中碳钢矩形截面梁，s360MPa，E=210GPa。25图二实验装置图四、实验原理和方法：1、简支梁在跨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、考证位移互等定理：F1F212121221图三位移互等定理示企图对于线弹性体，F1在F2惹起的位移12上所作之功，等于F2在F1惹起的位移21上所作之功，即：F112F221（1）若F12，则有：=F1221（2）上式说明：当F1与2数值相等时，21方向惹起的位移12，等FF在点1沿F于F1在点2沿F2方向惹起的位移21。此定理称为位移互等定理。为了尽可能减小实验偏差，本实验采纳重复加载法，要求重复加载次数n4。取初载荷P0=(Q+1)Kgf(Q为砝码盘和砝码钩的总重量)，P=1.5Kgf，为了防范加26力点地点改动，在重复加载过程中，最好一直有0.5Kgf的砝码保存在砝码盘上。六、试验结果办理1、取几组实验数据中最好的一组进行办理；2、计算最大挠度和支点处转角的实验值与理论值之间的偏差；3、考证位移互等定理；4、在座标纸上，在x—f坐标系下描出实验点，而后拟合成圆滑曲线。七、思虑题：1、若需测简支梁跨度中随意截面处的转角，其实验装置如何？2、考证位移互等定理时，能否可在梁上任选两点进行丈量？3、在测定梁挠曲线时，假如要求百分表不可以挪动，可否测出挠度曲线？如何测？4、可否利用该实验装置测资料的弹性模量?27（2）悬臂梁实验一.实验目的：利用贴有应变片的悬臂梁装置，确立金属块的质量。.实验设施：悬臂梁支座；电阻应变仪；砝码两个，金属块一个，砝码盘和挂钩。游标卡尺和钢卷尺。三.实验试件及装置：中碳钢矩形截面梁，服气极限s360MPa，弹性模量E=210GPa。lmgRARB图一实验装置表示图四.实验原理和方法：修长梁受载时，A—B截面上的最大曲折正应变表达式为：M（1）maxEWZA—B截面上的弯矩的表达式为：Mmgl（2）为了尽可能减小距离l的丈量偏差，实验时，分别在1地点和2地点加载，测出A—B截面上的最大纵向正应变（见图二），它们的差为：max1max2mgl12（3）EWZ28由式（3）导出金属块重量mg的计算公式为：EWz（4）mgl12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。加载方案采纳重复加载，要求重复加载次数n≥4。P=mg。l12RA12RB图二实验测试表示图.思虑题：假如要求只用梁的A点或B点上的电阻应变片，如何丈量？假如要求梁A点和B点上的电阻应变片同时使用，如何丈量？比较以上两种方法，分析哪一种方法实验结果更精准？假如悬臂梁因条件所限只好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。（要求丈量点许多于5点）29实验二弯扭组合试验预习要求：1．复习资料力学弯扭组合变形及应力应变分析的相关章节；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，确立丈量弯矩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，确立丈量扭矩T的实验方案，并画出组桥方式；一．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向角；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。二．实验设施和仪器1．微机控制电子全能试验机；2．电阻应变仪；3．游标卡尺。三．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D0＝42mm，壁厚t=3mm，l1=200mm，l2=240mm（如图二所示）；中碳钢资料服气极限s＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.28。30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向角；圆轴试件的一端固定，另一端经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图三应变花表示图体的应力状态如图四和图五所示。xxxx图四圆轴上表面微体的应力状态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°。依据平面应变状态应变分析公式：xyxycos2xysin2（1）222可获得对于εx、εy、γxy的三个线性方程组，解得：x00y45045000（2）xy45045031由平面应变状态的主应变及其方向角公式：221xyxyxy2222tg0xyxy或tg20xy2(xmin)2(maxy)xy

3）4）将式（2）分别代入式（3）和式（4），即可获得主应变及其方向角的表达式。对于各向同性资料，应力应变关系满足广义虎克定律：12

E1212（5）E2112由式（2）~（5），可得一点的主应力及其方向角的表达式为：1E4504502E22221210045000450（6）tg2045045020045045000、450和450的丈量可用1/4桥多点丈量法同时测出（见图六）。RiRi图六2、圆轴某一截面弯矩M的丈量：轴向应力x仅由弯矩M惹起，故有：Mx(7)Wz依据广义虎克定律，可得：x1(xy)（8）E32又:y0(9)由式（7）~（9）获得：MEWzx(10)以某截面上应力最大的上点或下点作为丈量点。测出X方向应变片的应变值εX（x00）。ε0的丈量可用1/4桥接法（见图七），也可采纳半桥接法（见图八）。R0R0上R0下R0——x方向应变片Rt——温补片图七图八3、圆轴某一截面扭矩T的丈量：切应力τx仅扭矩T惹起，故有：Tx（11）WP依据广义虎克定律，可得：xGxyG(450450)（12）由式（11）、（12）可得：TGWP(450)E(450)(13)045WP4502(1)(450450)的丈量可用半桥接法（见图七），也可采纳全桥接法（见图八）。R-45上R45上R-45上R45上33R45下R-45下为了尽可能减小实验偏差，本实验采纳重复加载法。可参照以下加载方案：P0=500N，Pmax=1500N，P=1000N，N=4。五、实验步骤1．设计实验所需各种数据表格；2．丈量试件尺寸；丈量三次，取其均匀值作为实验值。3．制定加载方案；4．试验机准备、试件安装和仪器调整；5．确立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；检查以上步骤达成状况，而后预加必定载荷，再卸载至初载荷以下，以检查试验机及应变仪能否处于正常状态。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，记录一次应变仪的读数。实验最少重复四次，假如数据稳固，重复性好即可。8．数据通事后，卸载、封闭电源、拆线并整理所用设施。六、试验结果办理1、将各种数据整理成表，并计算各丈量值的均匀值；2、计算实验点的主应力大小和其方向角，并与理论值(按名义尺寸计算)进行比较；34E均均2E均2均21450450均均221210045000450均均tg20450450均均均2004504503、计算圆轴上贴有应变片截面上的弯矩；均MEWzx4、计算圆轴上贴有应变片截面上的扭矩。TEWP(4500)均2(1)455、将上述M的计算值与Pl2的值进行比较，并分析其偏差；6、将上述T的计算值与Pl1的值进行比较，并分析其偏差；七、思虑题假如要求一次加载同时测出作用在A-B截面上的弯矩和扭矩，如何实现。35实验三偏爱拉伸实验预习要求：4、预习构件在单向偏爱拉伸时，横截面上的内力分析；5、复习电测法的不一样组桥方法；6、设计本实验所需数据记录表格。一、实验目的1．丈量试件在偏爱拉伸时横截面上的最大正应变max；2．测定中碳钢资料的弹性模量E；3．测定试件的偏爱距e；二、实验设施与仪器1．微机控制电子全能试验机；RbRa2．电阻应变仪；ht3．游标卡尺。b三、试件中碳钢矩形截面试件，（以以下图）。截面的名义尺寸为××30)mm2，s360MPa。图一试件表示图hb=(7.0四、实验原理和方法试件承受偏爱拉伸载荷作用，偏爱距为e。在试件某一截面双侧的a点和b点处罚别沿试件纵向粘贴应变片Ra和Rb,则a点和b点的正应变成：εa=εp+εM+εt（1）εb=εpεM+εt（2）式中：εp——轴向拉伸应变M——曲折正应变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成：εmax=εp+εM(3)依据单向拉伸虎克定律可知：36EP(4)Ap试件偏爱距e的表达式为：eMWZE(5)P能够经过不一样的组桥方式测出上式中的εmax、p及εM，从而进一步求得弹性模量E、最大正应力max和偏爱距e。1、测最大正应变εmax组桥方式见图二。（1/4桥；2个通道）max=εp+εM=(εp+εM+εt)εt=εaεt(6)图二2、测拉伸正应变εp全桥组桥法（备有两个温补片），组桥方式见图三。1[(21(2

PMt)tt(PMt)](7)attb)将εp代入式（4），即可求得资料的弹性模量E。图三3、测偏爱矩e半桥组桥法，组桥方式见图四。1[(21(2

PMt)(PMt)](8)ab)将εM代入式（5）即获得试件的偏爱距e：图四为了尽可能减小实验偏差，实验采纳多次重复加载的方法。可参照以下加载方案：P0=6KN，Pmax=16KN，P=10KN，N=4。五、实验步骤37设计实验所需各种数据表格；丈量试件尺寸；丈量试件三个有效横截面尺寸，取其均匀值作为实验值。制定加载方案；试验机准备、试件安装和仪器调整；确立各项要求的组桥方式、接线和设置应变仪参数；检查及试车；检查以上步骤达成状况，而后预加必定载荷，再卸载至初载荷以下，以检查试验机及应变仪能否处于正常状态。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，记录一次应变仪的读数。实验最少重复四次，假如数据稳固，重复性好即可。数据通事后，卸载、封闭电源、拆线并整理所用设施。六、试验结果办理1．对几组实验数据求均匀值；N(at)2．最大正应变增量maxn1；N3．资料的弹性模量EPN；NApn14．务实验段横截面上的最大正应力增量maxEmax；NMWZE5．试件的偏爱距en1。PN七、思虑题1．资料在单向偏爱拉伸时，分别有哪些内力存在。2．经过全桥法测εP和利用εP=(εmaxεM)测εP，哪一种方法丈量精度高。38光弹性演示实验一、实验目的认识平面光弹性法的基本源理，认识光弹性法的主要优弊端及其在实验应力分析中的应用；认识透射式光弹仪的构造，认识平面偏振光场、圆偏振光场、暗场、亮场的光路构成及其在光弹性法中的作用；观察梁在四点曲折（纯曲折）时的等差线、等倾线光学图像，以考证梁的曲折理论，加深对理论知识的理解；观察中间开有圆孔的板试件在单向拉伸时孔边等差线光学图像，加深对应力集中现象的认识，认识孔边应力集中系数的测定方法。二、实验仪器设施及试件图1409-2光弹仪图2聚碳酸酯和环氧树脂试件三、实验原理1、光路构成39图3平面偏振光场光路图(图像包括等倾线和等差线)图四圆偏振光场光路图（图像为等差线）2、应力—光学定律：Cd(12)（1）式中：为光程差，C为模型资料的光学常数(应力光学系数),d为模型40厚度。3、平面偏振光场与圆偏振光场1）．平面偏振光场部署下经过检偏镜后的光强I：IKa2sin22sin2（2）（1）sin0时，I0，即n，n0,1,2,LL此时对应获得的黑色条纹为等差线，即光程差同样的点光干预后齐集成的一条连续曲线。（2）sin20时，I0，即0或90此时对应获得的黑色条纹为等倾线，即某些点的主应力方向同样并与偏振轴重合（或垂直）干预后构成的一条连续黑线。2）．圆偏振光场部署下经过检偏镜后的光强I：IKa2sin2（3）sin0时，I0，即n，n0,1,2,LL，此时我们只获得等差线。4、暗场与亮场暗场部署我们获得的等差线条纹级数为整数级，亮场部署下获得的为半整数级。四、光学图像白光下纯曲折等差线图