梁的弯曲正应力实验-2

PAGEPAGE1梁的弯曲正应力实验梁弯曲变形时，其横截面上会产生弯曲正应力和弯曲切应力，测定梁横截面上弯曲正应力分布规律，了解约束对梁弯曲正应力的影响，对弯曲理论有进一步的了解。直梁（单一材料矩形截面梁，俗称直梁）和组合梁（如叠梁、楔块梁和夹层梁）均可作为弯曲正应力实验试样，而叠梁、楔块梁和夹层梁又均可以是几种不同材料的组合。它们的测试原理、实验方法基本相同，仅组合截面上应力分布规律不一样而已。可自己选择其中一种试样完成梁的弯曲正应力实验。本节结合直梁和夹层梁、叠梁叙述其测试原理和实验方法。一、实验目的1．熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。2．测定梁纯弯曲段横截面上的正应力分布规律，将实测值与理论计算值进行比较。二、仪器、设备1.力学试验台。2.静态应变仪。3.辅助工具和量具。三、实验原理与方法直梁和组合梁的结构、尺寸和加载方式如图4.1（a）、（b）、（c）所示。图4.1（a）为直梁，二端铰支，四点弯曲加载；图4.1（b）为夹层梁，二端铰支，四点弯曲加载；图4.1（c）为叠梁，二端铰支，三点弯曲加载。直梁可采用铝合金或45号钢制成。在梁指定截面的梁侧面上，沿与梁轴线平行的中性层、±h/6和±h/3处共贴有五枚应变片；上下表面各布置了两枚应变片，以检查载荷是否偏斜，及用于各种组桥方式测定最大应变值。夹层梁上、下层是45号钢板，厚度相同，中层是铝合金板，三层用螺栓联结，锥销定位。在梁指定截面的上、下表面各粘贴两枚应变片，一个侧面上等间距地粘贴五枚应变片。（a）直梁（矩形截面）实验装置（a）直梁（矩形截面）实验装置参考尺寸：a=155mmb=18mmL=400mm(c)叠梁实验装置(三点弯曲加载)参考尺寸：a=130mmb=18mm C=140mm（b）夹层梁实验装置（四点弯曲加载）叠梁上、下梁可以是同一材料，亦可以是不同材料，可任意组合。图示是由45号钢和LY12CZ铝合金叠合而成的组合梁，截面为正方形。加载方式分别为三点弯曲加载（图4.1c）。在梁的指定截面位置粘贴有十枚应变片，其中：上梁顶面和下梁底面分别布置二枚应变片，上、下梁侧面均等间距地粘贴三枚应变片。由于夹层梁和叠梁测点分布在钢和铝合金两种材料上，因此，温度补偿片应有两片，它们分别粘贴在钢和铝合金试块上。当梁在载荷作用下发生弯曲变形时，工作片的电阻值将随着梁的变形而发生变化，通过电阻应变仪可以分别测量出各对应点的实际应变值。然后根据胡克定律，计算出相应点的应力值：式中，为梁材料的弹性模量。梁弯曲变形时，梁纯弯曲段横截面上的正应力理论计算公式为：式中：M、Iz分别为测点所在截面上的弯矩和该截面对中性轴的惯性矩，y为测点至中性轴的距离。此公式在一定条件下可应用于横力弯曲。对于叠梁，因上、下梁自由叠放，不难知道，各梁绕自身中性轴弯曲，因此计算公式同上。但应注意，此时M为作用在各梁横截面上的弯矩，Iz为各梁横截面对自身中性轴的惯性矩，y为测点至自身中性轴的距离。四、实验数据处理1.据应变读数，计算各点每级加载后的应变读数增量，进而求出各点每级应变读数增量的平均值。2.根据所测各点应变增量平均值，计算相应的实验应力增量值；再计算各点理论应力增量值。然后将实验应力增量值和理论应力增量值进行比较，计算它们间的相对误差。实验数据记录和处理参考表4.1。五、实验报告实验报告应包括：实验目的，实验原理简述，实验装置简图，仪器设备的名称、型号，数据记录和处理，误差分析等。对于组合梁同时应包括理论计算公式的推导过程（只须一种解法）。表4.1实验数据记录和处理列表材料常数：E=GPa相关尺寸：a=mmb=mmc=mm电阻应变片灵敏系数