弯曲正应力实验报告.doc

一、实验目的
1、用电测法测定梁纯弯曲时沿其横截面高度的正应变(正应力)分布规律;
2、验证纯弯曲梁的正应力计算公式。
3、初步掌握电测方法,掌握1/4桥,1/2桥,全桥的接线方法,并且对试验结果及误差进行比较。
二、实验仪器和设备
1、多功能组合实验装置一台;
2、TS3860型静态数字应变仪一台;
3、纯弯曲实验梁一根。
4、温度补偿块一块。
三、实验原理和方法
弯曲梁的材料为钢,其弹性模量E=210GPa,泊松比μ=。用手转动实验装置上面的加力手轮,使四点弯上压头压住实验梁,则梁的中间段承受纯弯曲。根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设,可得到纯弯曲正应力计算公式为:

式中:M为弯矩;为横截面对中性轴的惯性矩;y为所求应力点至中性轴的距离。由上式可知,沿横截面高度正应力按线性规律变化。
实验时采用螺旋推进和机械加载方法,可以连续加载,载荷大小由带拉压传感器的电子测力仪读出。当增加压力时,梁的四个受力点处分别增加作用力,如下图所示。
为了测量梁纯弯曲时横截面上应变分布规律,在梁纯弯曲段的侧面各点沿轴线方向布置了3片应变片,各应变片的粘贴高度见弯曲梁上各点的标注。此外,在梁的上表面和下表面也粘贴了应变片。
如果测得纯弯曲梁在纯弯曲时沿横截面高度各点的轴向应变,则由单向应力状态的虎克定律公式,可求出各点处的应力实验值。将应力实验值与应力理论值进行比较,以验证弯曲正应力公式。
σ实=Eε实
式中E是梁所用材料的弹性模量。

图3-16
为确定梁在载荷ΔP的作用下各点的应力,实验时,可采用“增量法”,即每增加等量的载荷ΔP测定各点相应的应变增量一次,取应变增量的平均值Δε实来依次求出各点应力。
把Δσ实与理论公式算出的应力比较,从而验证公式的正确性,上述理论公式中的M应按下式计算:
()
四、实验步骤
1、检查矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用点到梁支点距离a,及各应变片到中性层的距离。
2、检查压力传感器的引出线和电子秤的连接是否良好,接通电子秤的电源线。检查应变仪的工作状态是否良好。分别采用1/4桥,1/2桥,全桥的接线方法进行测量,其中1/4桥需要接温度补偿片,1/2桥通过交换接线方式分别进行两次试验来比较试验结果。
3、根据梁的材料、尺寸和受力形式,估计实验时的初始载荷(一般按确定)、最大载荷(一般按确定)和分级载荷(一般按加载4~6级考虑)。
本实验中分四次加载。实验时逐级加载,并记录各应变片在各级载荷作用下的读数应变。
4、实验完毕后将载荷卸掉,关上电阻应变仪电源开关,并请教师检查实验数据后,方可离开实验室。
五、数据处理
原始数据。
其中a=80mm b= h=
1/4桥
荷载(N)
测点一
测点二
测点三
测点四
测点五
一次加载
400
-15
-6
0
7
15
二次加载
600
-22
-10
0
11
24
三次加载
800
-29
-13
1
15
31
四次加载
1000
-36
-16
3
18
39
五次加载
1200
-44
-19
2
21
46

测点一
测点二
测点三
测点四
测点五