直梁弯曲实验

36050221 唐智浩

一、 实验目的：

1. 用电测法测定纯弯时梁横截面上的正应力分布规律，并与理论计算结果进行比较，以验证梁的弯曲理论。

2. 用电测法测定载荷作用面附近横截面上的正应力分布规律，与理论计算结果进行比较，并对实验结果进行分析（选作）。 3．学习电测法的多点测量。

二、实验设备：

1. 微机控制电子万能试验机； 2. 电阻应变仪；

三、实验试件：

本实验所用试件为中碳钢矩形截面梁，其横截面设计尺寸为h×b 2

=(50×30)mm ，a=50mm (见下图)，弹性模量E=210GPa

P

1

四.实验原理及方法：

实验装置图

处于纯弯曲状态的梁，在比例极限内，根据平面假设和单向受力假设，其横截面上的正应变为线性分布，距中性层为 y 处的纵向正应变和横向正应变为：

(y)

MyEIZMyEIZ （1）

(y)距中性层为 y 处的纵向正应力为：

(y)E(y)My （2） Iz本实验采用重复加载法，多次测量在一级载荷增量M作用下，产生的应变增量和’。于是式（1）和式（2）分别变为：

(y)MyEIZMy （3） EIZ(y)(y)MyIZ （4）

在本实验中，

2

MPa/2 （5） 最后，取多次测量的平均值作为实验结果：

(y)n1Nn(y)N (y)(y)nn1NN （6）

(y)n1Nn(y)N本实验采用电测法，在梁纯弯曲段某一横截面A—A的不同高度（梁的顶面、底面、中性层及距中性层±10mm、±20mm）处粘贴纵向电阻应变片（见图一），并在梁的上下表面处粘贴横向应变片。各应变片的编号为：上下横向片编号为1和9，纵向片编号从上到下依次为2,3,4…8。

五、实验步骤

1． 设计实验所需各类数据表格；

2． 拟定加载方案(参考方案：P0=5KN，Pmax=25KN，P=20KN)；

电测法电路图

3． 试验机准备、试件安装和仪器调整； 4． 确定组桥方式、接线、设置应变仪参数； 5． 检查及试车；

检查以上步骤完成情况，然后预加一定载荷，再卸载，以检查试验机和应 变仪是否处于正常状态。

6． 进行试验；

3

将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。逐级加载，每增加一级，记录一次相应的应变值。同时检查应变变化是否符合线性。实验至少重复两次，如果数据稳定，重复性好即可。

7． 数据经检验合格后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。

六、试验结果处理

① 梁中点处的应变值

理论值的计算公式为：

(y)计算得下表： 应变片 纵坐标（mm） MyEIZMyEIZ

(y) 应变(*10-6) 应变理论值 (*10-6) 百分差 1 2 3 4 5 6 7 8 -25 -25 -20 -10 0 10 20 25 46 -187 -153 -76 -3 70 144 182 53 -190 -152 -76 0 76 152 190 13.2% 1.6% 0.6% 0 / 7.9% 5.3% 4.2% 4

9 25 -59 -53 11.3% 从以上实验结果可以看出，实验值与理论值较为符合，平面假设成立。下面将所得的应变值拟合为直线：

250200150100500-50-100-150-200-250应变1234567应变片

计算泊松比：

μ1=0.246 μ2=0.324 μ=(μ1+μ2)/2=0.285

② 压头处的应变值：

测量次数 应变片 1 2 3 4 1 -128 -50 7 70 2 -133 -53 3 68 5

5 138 137 很明显地看出，由于应力集中和装置的各支点的平行度误差等原因，此处不再满足平面假设。

七.改进与建议

这个实验存在的问题很多： 1、

装置陈旧，并且太粗，太短，以至于力臂太小，需要加足够的载荷才能产生较大的变形，导致试件容易被压坏。可以考虑把试件加长、变细，增大力臂，减小横截面积，可以有效提高精度。

2、

各支点不平行，加载时的误差明显。可以考虑改进各支座和U型梁的压头，使其能够实现自动调节平行。

3、

实验太过简单，大多数同学一小时左右就完成了。可以考虑改进试件增加一些有必要的试验项目，使仪器试件都得以充分利用。

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