实验四梁的弯曲正应力测定实验.ppt

天津职业技术师范大学
力学实验室
梁的弯曲正应力测定实验
1
梁的弯曲正应力测定实验
一、实验目的
二、实验设备
三、实验原理
四、实验步骤
五、实验结果处理
六、思考题
一、实验目的
1、测定梁在纯弯曲时横截面上正应力的大小和分布规律。
2、与理论计算结果进行比较以验证弯曲正应力计算公式。
3、学习使用手持式引伸仪。
二、实验设备
1、液压式万能材料试验机
2、手持式引伸仪
3、矩形截面钢梁
三、原理和装置
梁在纯弯曲时的正应力公式为

式中M——作用在梁截面上的弯矩
Y——由中性轴到欲求应力点的距离
Iz——梁的横截面对中性轴Z的惯矩
纯弯曲:梁在某一段内各截面上弯矩为常量而剪力为零这种
弯曲称为纯弯曲。
本实验采用的是低碳钢制成的矩形截面梁,实验装置如
图所示。
当力F作用于辅助梁中央A点时,通过辅助梁将压力F分解为两个集中力并作用于主梁的B、C两点。由梁的的内力分析可知,BC段上的剪力为零,而弯矩,因此梁的BC段发生纯弯曲变形。在梁承受的纯弯曲段内沿不同高度刻划平行线2-2、1-1、0-0、1'-1'、2'-2',并在这五条平行线上分别钻五对孔,孔中心距L=250mm。
a=15cm
y1=
y2=3cm
L=250mm
△F=10KN
E=205GPa
当力F作用于辅助梁中央A点时,通过辅助梁将压力F分解为两个集中力并作用于主梁的B、C两点。由梁的的内力分析可知,BC段上的剪力为零,而弯矩,因此梁的BC段发生纯弯曲变形。在梁承受的纯弯曲段内沿不同高度刻划平行线2-2、1-1、0-0、1'-1'、2'-2',并在这五条平行线上分别钻五对孔,孔中心距L=250mm。
a=15cm
y1=
y2=3cm
L=250mm
△F=10KN
E=205GPa
b= ?
h= ?
三、原理和装置
这些线段表示梁的纵向纤维。梁受纯弯曲时这些刻线的长度将发生
变化,沿刻线方向安装手持式引伸仪即可测出各线段在标距L范围内的伸
长或缩短量△L,根据材料力学可知,
式中△L——标距范围内的变形量
L——原始的标距长度
根据单向受力假设,梁横截面上各点均处于单向应力状态,应用轴
向拉伸时的胡克定律,即可通过测定的各线段的变形,求出应变和相应
的应力。采用增量法,各纤维层上实测应力增量表达式为
式中△ε测——各纤维层实测应变的平均增量
△σ测——各纤维层的实测应力平均增量
纯弯曲梁横截面上任一点应力增量理论计算公式为
三、原理和装置
结论:通过同一点实测应力的增量与理论计算结果比较,算
出相对误差,即可验证纯弯曲梁的正应力计算公式。
将计算的各个测点的实测应力平均增量标在截面高度
为纵坐标,应力大小为横坐标的平面内,并连成曲线,
即可与横截面上理论应力分布情况相比较。
四、实验步骤
1、测量梁的截面尺寸b和 h以及作用力到支点的距离,根据材料的比例极限和引伸仪的量程确定加载方案。
2、根据材料的许用应力[σ]、截面尺寸及最大弯矩位置,估算最大载荷,确定量程,分级载荷及载荷增量。
3、根据所需的最大载荷选用合适的测力度盘,调整试验机载荷零点。
4、安放引伸仪,将引伸仪正确地安放到事先已钻好孔的标记上,使两顶尖恰好在孔内。
5、开动试验机,试运行,预加载直到接近最大载荷值,观察手持式引伸仪量表指针是否正常旋转,如果不正常,卸载,重新安装,直至量表指针均匀转动为止。
6、正式实验,先用慢速加载至初载荷F记下引伸仪相应的初读数,然后每增加一个△F记录一次引伸仪的读数,直至加到最大载荷为止,记录观察各级变形增量情况。
7、卸载至10KN以下将引伸仪移到另一线段上按上述步骤依次测出5条纤维的变形,根据实验数据决定是否再做一次。
8、实验完成后,卸载,取下手持式引伸仪,清理现场。