结构力学实验指导书

结构力学指导书

齐鲁理工学院

实验须知

1.实验前必须预习实验指导书中相关的内容，了解本次实验的目的、要求及注意

事项。

2.按预约实验时间准时进入实验室，不得无故迟到、早退、缺席。

3.进入实验室后，不得高声喧哗和擅自乱动仪器设备，损坏仪器要赔偿。

4.保持实验室整洁，不准在机器、仪器及桌面上涂写，不准乱丢纸屑，不准随地

吐痰。

5.实验时应严格遵守操作步骤和注意事项。实验中，若遇仪器设备发生故障，应

立即向教师报告，及时检查，排除故障后，方能继续实验。

6.实验过程中，若未按操作规程操作仪器，导致仪器损坏者，将按学校有关规定

进行处理。

7.实验过程中，同组同学要相互配合，认真测取和记录实验数据。

8.实验结束后，将仪器、工具清理摆正。不得将实验室的工具、仪器、材料等物

品携带出实验室。

9.实验完毕，实验数据经教师认可后方能离开实验室。

10.实验报告要求字迹端正、绘图清晰、表格简明、实验结果正确。

目录

实验一典型桁架结构静载实验..............................1

实验二典型刚架结构静载实验.............................9

实验三超静定组合结构内力和变形测量..................17

实验四节点性质及支座性质的对比实验..................19

结构力学实验指导书

实验一典型桁架结构静载实验

一、概述

桁架(truss),由直线杆件组成的格构体系，当荷载只作用于节点上时，各

杆内力主要为轴向拉力或压力，截面上的应力基本上均匀分布，可以充分发挥材

料的作用。因此适用于较大跨度的承重结构和高耸结构，如屋架、桥梁、输电线

路塔、卫星发射塔、水工闸门、起重机架等都是桁架在实际结构工程中的应用，

所以桁架实验是结构力学实验中不可或缺的一部分。

二、实验目的

1.认识桁架结构在节点荷载作用下的内力分布规律。

2.验证桁架结构中的零杆。

三'实验原理

1.典型桁架结构受力特点

(1)三角形桁架实验

图1-1三角形桁架简图

图1T所示三角形桁架在顶点结点单位荷载作用下其轴力分布如图1-2所

示，从其轴力图可以看出其受力特点为：只有上、下弦杆件受力，腹杆全部为零

杆，且所有上弦杆件受力相同，所有下弦杆件受力相同。根据该结构的受力特点,

可在实际测试时选择测量上弦各杆及下弦各杆轴力是否相同，是否和理论值相

符，腹杆是否全为零杆。

结构力学实验指导书

在实际工程中，三角形屋架结构的上弦和下弦杆件往往是一根通长杆件，并

不像图1-1中所示各个杆件均在节点处断开，也就是说实际工程中采用的三角形

屋架的结构简图如图1-3所示。这种结构形式在节点荷载作用下，各个杆件的轴

力大小和图厂2所示的杆件轴力大小相同。但若考虑杆件的轴向变形会产生如图

1-4所示的弯矩，如杆件的抗弯能力较弱，则这部弯矩将会对实测杆件的应力产

生不可忽略的影响。

图1-3三角形屋架的结构简图

2

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图1-4传统三角形屋架弯矩图

-0.50-0.50

4

0.50

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0.500.50

1.001.00

图1-6梯形桁架内力图

3

结构力学实验指导书

图1-5所示梯形桁架在上部中间节点单位荷载作用下的轴力分布如图1-6

所示，从其轴力图可以看出其受力特点为：内力呈对称分布，且对称轴上的竖腹

杆为零杆。根据上述受力特点，可在实际测试时选择测量各腹杆及弦杆的实测值

是否和理论值相符，结构内力是否对称分布以及对称轴上的竖腹杆是否为零杆。

2.桁架结构数据测试分析原理

结构力学的实验最终结果是要将实测值与理论值相比较，对桁架实验而言两

者比较的项目为轴力及节点位移。轴力及节点位移的理论值利用几何求解器可直

接得到，但在实际测试时我们可以测得节点位移及杆件上某一点的应变，却无法

直接得到杆件上轴力。对于轴力，我们是通过在杆件同一截面对称位置粘贴电阻

应变片的方法来测量测量的。由于实测应变的平均值由轴力引起，经计算分析可

得到该截面的轴力大小。另外，桁架结构会不可避免的产生附加弯矩产生的次应

力，通过同一截面两应变的差值可以分析次应力的大小。

四'实验方案

杆件结构实验的目的在于研究不同杆件结构在确定荷载下的内力分布，实验

流程为设计实验结构类型，确定加载方式~分析内力分布，确定实验方案一加载

测试一根据测试结果设计新的结构形式或加载方案，如此循环。

1.实验装置、测量工具

口-IL4型多功能结构力学组合实验装置（图1-7、1-8）、卷尺、150nlm游

标卡尺。

K/—IL4型多功能结构力学组合实验装置由机架和数据采集分析系统两部

分组成，加载部分由加载机构及相应的传感器组成，完成对实验结构的加载，并

将被测物理量转化为电参量。数据采集系统由应变仪及相应软件组成，主要完成

实验数据的采集、分析等。

2.结构模型的组装、加载方案

4

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图1-7三角形屋架实验模型

图1-8梯形桁架结构模型

安装好的三角形屋架结构模型如图1-7所示，梯形屋架结构模型如图18

所示，两者均安装在下横梁的导轨上，加载装置安装在上横梁上，当顺时针转动

加载小车手柄时，蜗轮蜗杆向上运动，便可以对结构模型施加一个向上的竖向荷

载，而当逆时针旋转加载小车手柄时，蜗轮蜗杆向下运动，便可以对结构模型施

加一向下的竖向荷载。

3.数据测试方案

结构所受的荷载通过安装在加载杆件端部的拉压力传感器测量，结构的内力

通过粘贴在杆件上的应变片测量，结构的变形通过安装在节点位置的拉线式位移

传感器测量。

5

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4.实验模型的分析处理

实验前利用结构力学求解器求得实验模型在预设荷载下的内力，并据此算出

粘贴应变片位置处的应力，得出其应变值，以便实验过程中校核实验数据的准确

性。同时实验过程中数据采集分析系统能够实时记录所施加的荷载及杆件应变，

实验完成后利用数据分析软件的相关功可以方便读取实验数据，得到力与应变的

关系曲线，然后依据实验原理就可以验证实验数据的正确性，得出相应结论。

五'完成实验预习报告

在了解实验原理、实验方案及实验设备操作后，就应该完成实验预习报告。

实验预习报告包括：明确相关概念、预估杆件的最大荷载、明确操作步骤等，在

完成预习报告时，有些条件实验指导书已给出（包括后续的试验操作步骤简介）、

有些条件为已知条件、有些条件则需要查找相关标准或参考资料。通过预习报告

的完成，将有利于正确理解及顺利完成实验。

有条件的同学可以利用多媒体教学课件，分析以往的实验数据、观看实验过

程等。

完成实验预习报告，并获得辅导教师的认可，是进行正式实验操作的先决条

件。

六'实验操作步骤简介

下面以三角形屋架为例来说明整个实验流程，梯形屋架的实验流程和三角形

屋架的实验流程类似。

L测量、收集原始参数，调整杆的安装尺寸

（1）选择实验中，实验数据精度较高的杆件，收集到实验得到的原始参数

包括杆件的弹性模量E、外径。及壁厚3,填入相应的计算表格。当采用可调杆

件时，应注意调整可调杆件两固定孔的长度至设计值。

（2）收集荷载传感器、位移传感器的灵敏度系数及电阻应变片的阻值、灵

敏度系数、导线电阻等。

2.安装实验装置

首先将所需杆件准备齐全，若用到了可调杆件时，要将杆件长度调整至设计

值，并备紧端部的备紧螺丝，然后在地面或桌面上将结构的上部杆件组装成型，

6

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然后调整各个支座至安装位置，将组装好的上部杆件结构安装在支座的相应位

置，调整上横梁上的加载装置至合适位置，依次连接好测力传感器、转接杆件，

通过调整减速机传动杆的位置使得转换杆件连接在加载点节点盘上。需要注意的

是，在安装杆件时应注意应变片与框架平面的关系。

3.连接测试线路、设置测试参数及测试窗口参见实验一。

4.加载测试

在杆件处于非受力状态时平衡测点，启动采样，分级加载，得到所需要的测

试数据。需要注意的是：3815N为静态采集设备，停止采样从新采样时，并不覆

盖原来的数据，而是连接在原来数据的后面，这样就为一个实验多次采集数据提

供了方便。

在加载过程中，注意控制加载速度及最大荷载，应保杆件的最大应变不超过

600〃£。得到正确的三组数据后，方可停止加载。试件恢复到非受力状态时，停

止采集数据。这样就完成了实验的加载测试过程。

5.分析实验数据

（1）验证数据

设置一荷载-应变X-Y曲线，以观测数据的线性及重复性。数据应该为线性

的且有较好的重复性。

（2）读取数据

由于本实验测试点较多，读数时往往采用历史曲线与数据表格联合读数的方

式，在历史曲线中单击右键，选择“显示拆分”、“数据同步”、“单光标”，此时

移动历史曲线中的光标，实施曲线及数据表格中的数据就会与历史曲线的光标数

据同步。读数时，可以通过历史曲线左侧的读数窗口、表格数据、实时曲线的光

标数据任一方式读取实验数据。

（3）分析数据

在测得所施加的荷载及杆件不同位置的应变以后，结合以前实验得到的杆件

原始参数，便可以还原出结构的内力分布图。对比分析实测内力图与理论内力图

可得到实验误差，查找误差来源。

七'实验注意事项

7

结构力学实验指导书

1.如果在实验中用到了可调杆件，则在安装杆件之前，首先要对可调杆件进

行定长，将杆件端部的备紧螺栓拧紧；

2.在安装过程中，注意应变片与桁架平面的关系；

3.在加载过程中，不宜加载过快，利用祛码加载时应轻拿轻放，保证测试数

据的平稳。

8

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实验二典型刚架结构静载实验

一、概述

刚架也是由直线杆件组成的结构，其中的结点主要是刚结点，也可以有部分

较结点或组合结点。刚节点比较结点多了一个转角约束，使得刚架结构和桁架结

构在结构轮廓相同的情况下，刚架可以比桁架少一些斜腹杆，从而在结构内部形

成较大空间，便于使用。

与桁架结构的受力特点不同，刚架结构中的杆件主要受弯，在弹性段，杆件

截面上的应力按线性分布，使用中不能充分发挥材料的作用。但在承受杆件中间

荷载时，刚架结构中由于刚结点处能够承受弯矩，在承受相同荷载作用时，往往

能够减小消减构件跨中弯矩的峰值，使得弯矩分配趋于均衡，从而提高材料的利

用效率，减小结构中构件的截面尺寸。刚架结构因其结构形式及受力特点在实际

工程中有着广泛应用，如工业厂房、框架结构楼房等，因此有必要通过实验验证

刚架结构在特定荷载作用下内力分布的规律，掌握刚架结构在不同荷载作用下的

内力反映。

二'实验目的

1.验证刚架结构在特定荷载作用下内力分布规律及结点位移；

2.比较不同刚架结构在相同类型荷载作用下的内力分布及节点位移;

3.进一步了解刚节点的力学特性，理解清楚刚结点的设计依据。

三'实睑原理

1.四跨连续门式刚架水平加载内力、节点位移测试实验

5Q0.Q5010500.05M.0

F

2468

3

图2-1四跨连续平面刚架简图

9

结构力学实验指导书

0.020.020.03

图2-2四跨连续平面刚架弯矩图

图2-1所示四跨连续门式刚架在水平节点荷载作用下的受力特点为：结构弯

矩和竖杆轴力（图2-2及2-3所示）呈反对称分布，每根杆件弯矩均呈线性分布

且在杆件中部有反弯点，水平杆轴力从左向右依次减小且对称轴处的竖杆轴力为

零。

10

结构力学实验指导书

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0.080飞I卜-0」33肝mz0.080

10

图2-5两层两跨平面刚架计算简图图2-6两层两跨平面刚架弯矩图

2.两层两跨门式刚架水平加载内力、节点位移测试实验

图2-5所示两层两跨平面刚架在水平节点荷载作用下的受力特点为：结构弯

矩和竖杆轴分布，每根杆件弯矩均呈线性分布且在杆件中部有反弯点，水平杆轴

力从左向右依次减小且对称轴处的竖杆轴力为零。如图2-6及2-7所示呈反对称

0.75

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图2-7两层两跨平面刚架轴力图

两种框架在结点荷载作用下内力特点相似，可以任选其中一个验证其内力分

布规律。

在忽略剪力的影响的条件，杆件各个位置的应变由轴力和弯矩叠加产生，由

II

结构力学实验指导书

结构的内力图，根据杆件的截面尺寸，就可以得出结构在单位荷载作用下各个杆

件不同位置的应变，从而可以得出结构在单位荷载下不同位置的应变图如图

2-4。在试验过程中我们可以根据结构的应变图及时观测实验数据是否准确。

结构力学的实验最终结果是要将实测值与理论值相比较，两者比较的项目为

轴力、弯矩及节点位移，利用几何求解器可直接得到，但在实际测试时我们可以

测得节点位移及杆件上某一点的应变，但无法直接得到杆件上轴力及弯矩，通过

在杆件同一截面对称粘贴电阻应变片的方法，经计算分析可测得该截面的轴力及

弯矩。在忽略剪力影响的情况下，实测应变的平均值由轴力引起，应变的差值由

弯矩引起。通过分析测点应力，可以得到杆件内力的分布，根据其内力分布规律

可以的得到结构在对应荷载作用下的内力图，对比起内力图可验证在水平节点荷

载作用下平面刚架的内力分布规律。

四'实验方案

杆件结构实验的目的在于研究不同杆件结构在确定荷载下的内力分布，实验

流程为设计实验结构类型，确定加载方式一分析内力分布，确定实验方案一加载

测试一根据测试结果设计新的结构形式或加载方案，如此循环。

1.检验装置、测量工具

K/-FL4型多功能结构力学组合实验装置、卷尺、150mm游标卡尺。

力-口4型多功能结构力学组合实验装置由机架和数据采集分析系统两部分

组成，加载部分由加载机构及相应的传感器组成，完成对实验结构的加载，并将

被测物理量转化为电参量。数据采集系统由应变仪及相应软件组成，主要完成实

图2-8四跨连续平面刚架

结构力学实验指导书

验数据的采集、分析等。

2.结构模型的组装、加载方案

安装好的四跨连续平面刚架如图2-8所示，两层两跨平面刚架如图2-9,所

示，两者均安装在下横梁的导轨上，加载装置安装在左、右立柱上，当顺时针转

动加载小车手柄时，蜗轮蜗杆向左运动，便可以对结构模型施加一个向左的水平

力，而当逆时针旋转加载小车手柄时，蜗轮蜗杆向右运动，便可以对结构模型施

加一向右的水平荷载。

3.数据测试方案

结构所受的荷载通过安装在加载杆件端部的拉压力传感器测量，结构的内力

通过粘贴在杆件上的应变片测量，结构的变形通过安装在节点位置的拉线式位移

传感器测量。

4.实验模型的分析处理

实验前利用结构力学求解器求得实验模型在预设荷载下的内力，并据此算出

粘贴应变片位置处的应力，得出其应变值，以便实验过程中校核实验数据的准确

性。同时实验过程中数据采集分析系统能够实时记录所施加的荷载及杆件应变,

实验完成后利用数据分析软件的相关功可以方便读取实验数据，得到力与应变的

关系曲线，然后依据实验原理就可以验证实验数据的正确性，得出相应结论。

图2-9两层两跨平面刚架

13

结构力学实验指导书

五'完成实验预习报告

在了解实验原理、实验方案及实验设备操作后，就应该完成实验预习报告。

实验预习报告包括：明确相关概念、预估杆件的最大荷载、明确操作步骤等，在

完成预习报告时，有些条件实验指导书已给出（包括后续的试验操作步骤简介）、

有些条件为已知条件、有些条件则需要查找相关标准或参考资料。通过预习报告

的完成，将有利于正确理解及顺利完成实验。

有条件的同学可以利用多媒体教学课件，分析以往的实验数据、观看实验过

程等。

完成实验预习报告，并获得辅导教师的认可，是进行正式实验操作的先决条

件。

六'实验操作步骤简介

四跨连续平面刚架和两层两跨平面刚架在水平结点荷载作用下内力特点相

似，可以任选其中一个验证其内力分布规律，下面以四跨连续平面刚架为例来说

明整个实验流程，两层两跨平面刚架的实验流程和四跨连续平面刚架的试验流程

类似。

1.测量、收集原始参数，调整杆的安装尺寸

（1）选择实验中，实验数据精度较高的杆件，收集到实验得到的原始参数

包括杆件的弹性模量E、外径。及壁厚b,填入相应的计算表格。当采用可调杆

件时，应注意调整可调杆件两固定孔的长度至设计值。

（2）收集荷载传感器、位移传感器的灵敏度系数及电阻应变片的阻值、灵

敏度系数、导线电阻等。

2.安装实验装置

首先将所需杆件准备齐全，若用到了可调杆件时，要将杆件长度调整至设计

值，并备紧端部的备紧螺丝，然后在地面或桌面上将结构的上部杆件按照实验要

求组装成型，调整各个支座至安装位置，将组装好的上部杆件结构安装在支座的

相应位置，调整左侧立柱上的加载装置至合适位置，依次连接好测力传感器、转

接杆件，通过调整减速机传动杆的位置使得转换杆件连接在加载点节点盘上。需

要注意的是，在安装杆件时应注意应变片与框架平面的关系。

14

结构力学实验指导书

3.连接测试线路、设置测试参数及测试窗口参见实验1.Io

4.加载测试

在杆件处于非受力状态时平衡测点，启动采样，分级加载，得到所需要的测

试数据。需要注意的是：3815N为静态采集设备，停止采样从新采样时，并不覆

盖原来的数据，而是连接在原来数据的后面，这样就为一个实验多次采集数据提

供了方便。

在加载过程中，注意控制加载速度及最大荷载，应保杆件的最大应变不超过

6（）0〃£。得到正确的三组数据后，方可停止加载。试件恢复到非受力状态时，停

止采集数据。这样就完成了实验的加载测试过程。

5.分析实验数据

（1）验证数据

设置一荷载-应变X-Y关系曲线，以观测数据的线性及重复性。数据应该为

线性的且有较好的重复性。

（2）读取数据

由于本实验测试点较多，读数时往往采用历史曲线与数据表格联合读数的方

式，在历史曲线中单击右键，选择“显示拆分”、“数据同步”、“单光标”，此时

移动历史曲线中的光标，实施曲线及数据表格中的数据就会与历史曲线的光标数

据同步。读数时，可以通过历史曲线左侧的读数窗口、表格数据、实时曲线的光

标数据任一方式读取实验数据。

（3）分析数据

在测得所施加的荷载及杆件不同位置的应变以后，结合以前实验得到的杆件

原始参数，便可以还原出结构的内力分布图。对比分析实测内力图与理论内力图

可得到实验误差，查找误差来源。

七'实验注意事项

1.如果在实验中用到了可调杆件，则在安装杆件之前，首先要对可调杆件进

行定长，将杆件端部的备紧螺栓拧紧；

2.可调杆件在安装过程中，注意应变片与刚架平面的关系；

3.在加载过程中，不宜加载过快，利用祛码加载时应轻拿轻放，保证测试数

15

结构力学实验指导书

据的平稳。

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结构力学实验指导书

实验三超静定组合结构内力和变形测量

一'实验目的与要求

1.了解超静定组合结构的基本特点以及测量仪器设备的基本原理和操作方

法。

2.学习超静定组合结构内力和变形的测量方法。

二'实验原理

1.超静定组合结构内力和变形测量系统一般由传感系统、放大系统、数据采

集与处理三部分组成。

2.对于超静定组合结构采用力法求解：

[A]⑶+{△.}=0

三'实验对象、实验系统框图及实验仪器

1.实验对象：超静定组合结构。

2.实验系统框图：见图3-1。

图3-1超静定组合结构内力和变形测量实验框图

3.实验仪器：

（1）静力加载架：用来给超静定组合结构加力。

（2）力传感器：用来测定给超静定组合结构所加力的大小。

（3）应变计：用来测定超静定组合结构内力的大小。

（4）位移传感器：用来测定超静定组合结构变形的大小。

（5）应变仪：将传感器输出的较小的电荷信号放大成可供检测的电压信号。

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结构力学实验指导书

（6）数据采集与分析系统：记录和分析静定组合结构的各个参数的变化。

四'实验步骤

1.按图所示连接实验仪器设备，并仔细检查确认无误。

2.依此打开应变仪、数据采集与分析系统。预热5分钟。

3.给超静定组合结构加力，所加力依此为5KN、10KN,20KN,30KN,40KN,

50KNo

4.分别测量并记录在不同外力条件下超静定组合结构各测点内力和位移。

5.将各仪器设备的输出旋扭恢复到零，依此测试仪器，并关闭数据采集与分

析系统。整理好实验现场。

五'整理实验报告

表3-1超静定组合结构内力和变形测量

测量次数123

外力5KN10KN20KN

内力

位移

测量次数456

外力30KN40KN50KN

内力

位移

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结构力学实验指导书

实验四节点性质及支座性质的对比实验

一、概述

在实际结构中，由于结构中某个节点、支座形式或加载位置的改变往往会对

结构的内力分布产生很大影响，而结构设计时正是基于结构的内力分布规律进行

构件截面选择的，因此有必要对不同性质的节点和支座对结构内力分布的影响有

一个清晰的认识，明确不同性质的节点和支座的概念。

二、实验目的

1.认识不同性质的节点，明确各节点的力学特性。

2.认识不同性质的支座，明确各支座的力学特性。

三'实验原理

F1

Bt

I-

-0.4343

1f

（C）门式刚架轴力

图4-1门式刚架计算简图及内力图

1.节点性质对比实验

桁架、刚架、组合结构的本质区别在于结点性质的不同，结点的类型可分为

钱结点、刚结点以及组合节点三种，这就意味着在实验时只要结点的性质可变，

就可以方便地得到杆件相同而结构性质不同的实验结构。图4-1和4-2中的两结

构的区别在于节点性质存在差异，4T中均为为刚结点，4-2中B、C为较节点，

正是由于两个节点的差异导致两结构内力的分布截然不同。利用结构力学求解器

19

结构力学实验指导书

可直接得到相应的实验模型的理论弯矩图及轴力图如图4-1及4-2所示，对比内

力图，可以看出节点性质的差异会对结构内力产生重要的影响。

0.50

仇

（a）排架计算简图（b）排架弯矩图（c）排架轴力图

图4-2排架计算简图及内力图

结构力学的实验最终结果是要将实测值与理论值相比较，两者比较的项目为

轴力、弯矩及节点位移，利用几何求解器可直接得到，但在实际测试时我们可以

测得节点位移及杆件上某一点的应变，但无法直接得到杆件上轴力及弯矩，通过

在杆件同一截面对称粘贴电阻应变片的方法，经计算分析可测得该截面的轴力及

弯矩。在忽略剪力影响的情况下，实测应变的平均值由轴力引起，应变的差值由

弯矩引起。通过分析测点应力，可以得到杆件内力的分布，根据其内力分布规律

可以的得到结构在对应荷载作用下的内力图，对比起内力图可看出节点性质的差

异对结构内力分布的影响。

测点布置：实验时在杆件的中间截面以及距离中间截面130mm处粘贴电阻应

变片。通过测点应变的大小可反算得测点及结构内力的大小，据此实验时可通过

观测测点应变的不同变化，对比节点性质对结构内力的影响。

2.支座性质对比实验

支座是结构与基础的连接区，按其受力特征的不同可分为：滚轴支座、较支

座、定向支座以及固定支座，这几种支座性质均可在”-口4型多功能结构力学

组合实验装置上方便实现，且可灵活转换。由于不同支座形式的受力特征存在差

异，所以支座形式的不同会对结构的内力分布产生显著影响。这也就意味着在实

验时我们利用各支座形式可在k-DA型

多功能结构力学组合实验装置可灵活转换的特点，就可以方便地得到上部杆

件的组合性质相同而支座性质不同的结构实验模型，从而验证在相同荷载作用下

其内力分布的差异。在4-1中，我们涉及到了支座形式为固定支座的门式刚架,

20

结构力学实验指导书

而实际工程中也经常看到图4-3所示的较支座门式刚架。由其内力图可见由于支

座形式的不同使得竖杆的内力分布形式产生了显著变化，钱支座门式刚架柱的弯

矩呈三角形分布(如图4-4(b)),某些工业厂房中的柱子采用上粗下细的变截

面柱正是基于上述原理，如图4-4所示。

10.50

—

-1.001.00

(a)排架计算简图(b)排架弯矩图(c)排架轴力图

图4-3排架计算简图及内力图

固定支座门式刚架(等截面柱)较支座门式刚架(变截面柱)

图4-4门式刚架在工程中的实际应用图片

四、实验方案

1.实验装置、测量工具

力-口4型多功能结构力学组合实验装置、卷尺、150mm游标卡尺。

力―口4型多功能结构力学组合实验装置由机架和数据采集分析系统两部

分组成，加载部分由加载机构及相应的传感器组成，完成对实验结构的加载，并

将被测物理量转化为电参量。数据采集系统由应变仪及相应软件组成，主要完成

21

结构力学实验指导书

数据的采集、分析等。

2.结构模型的组装、加载方案

图4-5安装好的实验模型

安装好的结构模型如图4-5所示，门式框架安装在下横梁的导轨上，加载装

置安装在左、右立柱上，当顺时针转动加载小车手柄时，蜗轮蜗杆向左运动，便

可以对结构模型施加一个向左的水平荷载，而当逆时针旋转加载小车手柄时，蜗

轮蜗杆向右运动，便可以对结构模型施加一向右的水平荷载。

3.数据测试方案

结构所受的荷载通过安装在加载杆件端部的拉压力传感器测量，结构的内力

通过粘贴在杆件上的应变片测量，结构的变形通过安装在节点位置的拉线式位移

传感器测量。

4.数据的分析处理

实验前利用结构力学求解器求得实验模型在预设荷载下的内力，并据此算出

粘贴应变片位置处的应力，得出其应变值，以便实验过程中校核实验数据的准确

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结构力学实验指导书

性。同时实验过程中数据采集分析系统能够实时记录所施加的荷载及杆件应变，

实验完成后利用数据分析软件的相关功可以方便读取实验数据，得到力与应变的

关系曲线，然后依据实验原理就可以验证实验数据的正确性，得出相应结论。

五'完成实验预习报告

在了解实验原理、实验方案及实验设备操作后，就应该完成实验预习报告。

实验预习报告包括：明确相关概念、预估杆件的最大荷载、明确操作步骤等，在

完成预习报告时，有些