材料力學(xué)：直梁彎曲實(shí)驗(yàn)

　直梁彎曲實(shí)驗(yàn)

　36050221 唐智浩 一、

　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

　1. 用電測(cè)法測(cè)定純彎時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力分布規(guī)律，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，以驗(yàn)證梁的彎曲理論。

　2.

　用電測(cè)法測(cè)定載荷作用面附近橫截面上的正應(yīng)力分布規(guī)律，與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析（選作）。

　3．學(xué)習(xí)電測(cè)法的多點(diǎn)測(cè)量。

　二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

　1. 微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)； 2. 電阻應(yīng)變儀；

　三、實(shí)驗(yàn)試件：

　本實(shí)驗(yàn)所用試件為中碳鋼矩形截面梁，其橫截面設(shè)計(jì)尺寸為 h×b =(50×30)mm 2

　，a=50mm (見(jiàn)下圖)，彈性模量 E=210GPa

　四. . 實(shí)驗(yàn)原理及方法：

　處于純彎曲狀態(tài)的梁，在比例極限內(nèi)，根據(jù)平面假設(shè)和單向受力假設(shè)，其橫截面上的正應(yīng)變?yōu)榫�性分布，距中性層為 y 處的縱向正應(yīng)變和橫向正應(yīng)變?yōu)椋?/p>

　實(shí)驗(yàn)裝置圖 P

　( )( )ZZM yyE IM yyE I?? ?????? ? ??

�。�1）

　距中性層為 y 處的縱向正應(yīng)力為：

　( ) ( )zM yy E yI? ??? ? ?

�。�2）

　本實(shí)驗(yàn)采用重復(fù)加載法，多次測(cè)量在一級(jí)載荷增量?M 作用下，產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)隽??和??’。于是式（1）和式（2）分別變?yōu)椋?/p>

　( )( )( )ZZZM yyE IM yyE IM yyI?? ??? ?? ??? ?? ? ? ??? ?? ?

�。�3）

　（4）

　在本實(shí)驗(yàn)中，

　 /2 M P a ? ?? ?

　 （5）

　最后，取多次測(cè)量的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

　 111( )( )( )( )( )( )NnnNnnNnnyyNyyNyyN??????????? ?? ?? ? ??? ????

　 （6）

　本實(shí)驗(yàn)采用電測(cè)法，在梁純彎曲段某一橫截面A—A 的不同高度（梁的頂面、底面、中性層及距中性層±10mm、±20mm）處粘貼縱向電阻應(yīng)變片（見(jiàn)圖一），并在梁的上下表面處粘貼橫向應(yīng)變片。各應(yīng)變片的編號(hào)為：上下橫向片編號(hào)為 1 和 9，縱向片編號(hào)從上到下依次為2,3,4…8。

　五、實(shí)驗(yàn)步驟

　1．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所需各類數(shù)據(jù)表格； 2．?dāng)M定加載方案(參考方案：P 0 =5KN，P max =25KN，?P=20KN)； 3．試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備、試件安裝和儀器調(diào)整； 4．確定組橋方式、接線、設(shè)置應(yīng)變儀參數(shù)； 5．檢查及試車； 檢查以上步驟完成情況，然后預(yù)加一定載荷，再卸載，以檢查試驗(yàn)機(jī)和應(yīng) 變儀是否處于正常狀態(tài)。

　6．進(jìn)行試驗(yàn)； 將載荷加至初載荷，記下此時(shí)應(yīng)變儀的讀數(shù)或?qū)⒆x數(shù)清零。逐級(jí)加載，每增加一級(jí)，記錄一次相應(yīng)的應(yīng)變值。同時(shí)檢查應(yīng)變變化是否符合線性。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次，如果數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好即可。

　7．?dāng)?shù)據(jù)經(jīng)檢驗(yàn)合格后，卸載、關(guān)閉電源、拆線并整理所用設(shè)備。

　六、試驗(yàn)結(jié)果 處理

�、� 梁中點(diǎn)處的應(yīng)變值 理論值的計(jì)算公式為：

　( )( )ZZM yyE IM yyE I?? ?????? ? ?? 計(jì)算得下表：

　從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，實(shí)驗(yàn)值與理論值較為符合，平面假設(shè)成立。下面 應(yīng)變片

　縱坐標(biāo)（mm）

　應(yīng)變(*10-6 )

　應(yīng)變理論值 (*10-6 )

　百分差 1 -25 46 53 13.2% 2 -25 -187 -190 1.6% 3 -20 -153 -152 0.6% 4 -10 -76 -76 0 5 0 -3 0 / 6 10 70 76 7.9% 7 20 144 152 5.3% 8 25 182 190 4.2% 9 25 -59 -53 11.3% 電測(cè)法電路圖

　將所得的應(yīng)變值擬合為直線：

　-250-200-150-100-500501001502002501 2 3 4 5 6 7應(yīng)變片應(yīng)變

　 計(jì)算泊松比：

　μ 1 =0.246

　μ 2 =0.324 μ=(μ 1 +μ 2 )/2=0.285 ② 壓頭處的應(yīng)變值：

　測(cè)量次數(shù) 應(yīng)變片

　1

　2 1 -128 -133 2 -50 -53 3 7 3 4 70 68 5 138 137

　 很明顯地看出，由于應(yīng)力集中和裝置的各支點(diǎn)的平行度誤差等原因，此處不再滿足平面假設(shè)。

　七. . 改進(jìn)與建議

　這個(gè)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題很多：

　1、 裝置陳舊，并且太粗，太短，以至于力臂太小，需要加足夠的載荷才能產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致試件容易被壓壞�？梢钥紤]把試件加長(zhǎng)、變細(xì)，增大力臂，減小橫截面積，可以有效提高精度。

　2、 各支點(diǎn)不平行，加載時(shí)的誤差明顯�？梢钥紤]改進(jìn)各支座和 U 型梁的

　壓頭，使其能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)平行。

　3、 實(shí)驗(yàn)太過(guò)簡(jiǎn)單，大多數(shù)同學(xué)一小時(shí)左右就完成了。可以考慮改進(jìn)試件增加一些有必要的試驗(yàn)項(xiàng)目，使儀器試件都得以充分利用。

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