实验五纯弯曲梁正应力实验.doc

实验五纯弯曲梁正应力实验一、试验目的 1、熟悉电测法的基本原理。 2、进一步学会静态电阻应变仪的使用。 3、用电测法测定钢梁纯弯曲时危险截面沿高度分布各点的应力值。二、试验装置 1、材料力学多功能实验装置 2、 CM-1C 型静态数字应变仪三、试验原理本试验装置采用低碳钢矩形截面梁,为防止生锈将钢梁进行电镀。矩形截面钢梁架在两支座上,加载荷时,钢梁中段产生纯弯曲变形最大,是此钢梁最危险的截面。为了解中段危险截面纯弯曲梁应力沿高度方向分布情况,采用电测法测出加载时钢梁表面沿高度方向的应变情况,再由σ实=E ε实得到应力的大小。试验前在钢梁上粘贴 5片应变片见图 5—1,各应变片的间距为 4 h ,即把钢梁 4等分。在钢梁最外侧不受力处粘贴一片 R 6作为温度补偿片。图 5— 1试验装置示意图对于纯弯曲梁,假设纵向纤维仅受单向拉伸或压缩,因此在起正应力不超过比例极限时,可根据虎克定律进行计算: σ实=E ε实 E为刚梁的弹性模量, ε实是通过电测法用电阻应变仪测得的应变值。四、电测法基本原理 1、电阻应变法工作原理电测法即电阻应变测试方法是根据应变应力关系,确定构件表面应力状态的一种实验应力分析法。将应变片紧紧粘贴在被测构件上,连接导线接到电桥接线端子上当构件受力构件产生应变应变片电阻值随之变化应变仪内部的惠斯登电桥将电阻值的变化转变成正比的电压信号电阻应变仪内部的放大、相敏、检波电路转换显示器读出应变量。 2、电阻应变片 1)电阻应变片的组成由敏感栅、引线、基底、盖层和粘结剂组成,其构造简图如图 5—2所示。敏感栅能把构件表面的应变转换为电阻相对变化。由于它非常敏感,故称为敏感栅。它用厚度为 ~ 的铜合金或铬合金的金属箔,采用刻图、制版、光刻及腐蚀等工艺过程制成,简称箔式应变。它粘贴牢固、散热性能好、疲劳寿命长,并能较好的反映构件表面的变形,使测量精度较高。在各测量领域得到广泛的应用。图5—2电阻应变片构造简图 2)电阻应变片种类电阻应变片按敏感栅的结构形状可分为: 单轴应变片:单轴应变片一般是指具有一个敏感栅的应变片。应变花(多轴应变片) :具有两个或两个以上轴线相交成一定角度的敏感栅制成的应变片称为多轴应变片,也称为应变花。其敏感栅可由金属丝或金属箔制成。采用应变花可方便地测定平面应变状态下构件某一点处的应变。 3)应变灵敏系数( K) 将应变片贴在单向应力状态的试件表面,且其轴向与应力方向重合。在单向应力作用下,应变片的电阻相对变化Δ R/P 与试件表面沿应变片轴线方向的应变ε之比值,称为应变片的灵敏系数 K= (Δ R/P )/ε应变片灵敏系数是使用应变片的重要数据。它主要取决于敏感栅的材料、型式和几何尺寸。应变片的灵敏系数受到多种因素的影响,无法由理论求得,是由制造厂经抽样在专门的设备上进行标定,并于包装上注明。常用的应变片灵敏度系数为 2— 。当我们使用应变片时,必须在测量前进行校准。校准方法:根据应变片的 K值,查表 5— 1,再根据表内 K值所对应的标定值,来调节静态应变仪。表 5— 1 K值校准值 2 120 Ω 5263 5182 5000 4878 4762 4651 4545 4444 4347 4255 3、 CM