梁纯弯曲实验

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1、纯弯曲梁的正应力测定实验一、实验目的1. 测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律2. 验证纯弯曲梁的正应力计算公式二、实验仪器设备和工具1. 组合实验台中纯弯曲梁实验装置2. XL2118A系列静态电阻应变仪3. 游标卡尺、钢板尺三、实验原理及方法在纯弯曲条件下，根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到梁横截面上任一点的正应力，计算公式为o=M-y/Iz式中：M为弯矩；M=Pa/2；Iz为横截面对中性轴的惯性矩；y一为所求应力点至中性轴的距离。铰支梁受力变形原理分析简图如图1所示。纯弯曲实验装置简图构件4B力学简化模型a)M弯矩：M=F aF=P/2b) F吗|睢当|c)图1纯弯曲梁

2、受力分析简化图为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁 侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片（如图2）。实验可采用半桥单臂、公共补偿、多点测量方法。加载采用增量法，即每增加 等量的载荷AP，测出各点的应变增量%实，然后分别取各点应变增量的平均 值，依次求出各点的应力增量Ai实=EAR实（i=1，2, 3, 4, 5）将实测应力值与理论应力值进行比较，以验证弯曲正应力公式。Rk_R2 口回R3匚可R4匚回R5图2应变片在梁中的位置实验接线方法实验接桥采用1/4桥（半桥单臂）方式，应变片与应变仪组桥接线方法如图 3所示。使用弯曲梁上的应变片Ri（R1，R2, R3, R4,

3、R5即工作应变片）分别连接到应变仪测点的A/B上，测点上的B和B1用短路片短接；温度补偿应 变片Rt连接到桥路选择端的A/D上，桥路选择短接线将D1/D2短接，并将所有螺钉旋紧。14桥方式蛆桥应变片连接图四、实验步骤1. 设计好本实验所需的各类数据表格。2. 测量矩形截面梁的宽度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片。见附表13. 拟订加载方案。可先选取适当的初载荷PO=200N，估算Pmax （该实验载 荷范围 Pmax2000N），分 4 级加载（300N，600N，900N，1200N）。4. 根据加载方案，调整好实验加载装置。5. 按实验要求接好线，调整好仪器

4、，检查整个测试系统是否处于正常工作 状态。6. 先测量3#测点的应变以确定实验梁的安装是否符合实验要求，使梁处 于完全不受载状态并平衡3#测点对应通道电桥。缓慢加载到1500N左 右，此时4#测点通道的应变绝对值应该1，若该值不符合要求，应分 别调整加实验梁的左右前后位置，同时观察应变值的变化情况，使应变 值接近于0。然后卸载至0，应变值应回到0，若不是0，应再重复调 整，直至符合要求。7. 加载。均匀缓慢加载至初载荷P0,记下各点应变的初始读数；然后分 级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值 i实 直到最终载荷。实验至少重复两次。见附表2。8. 作完实验后，卸掉载荷，关

5、闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现 场，将所用器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。五、注意事项1. 测试仪未开机前，一定不要进行加载，以免在实验中损坏试件。2. 实验前一定要设计好实验方案，准确测量实验计算用数据。3. 加载过程中一定要缓慢加载，不可快速进行加载，以免超过预定加载载 荷值，造成测试数据不准确，同时注意不要超过实验方案中预定的最大 载荷，以免损坏试件；该实验最大载荷2000N。4. 实验结束，一定要先将载荷卸掉，必要时可将加载附件一起卸掉，以免 误操作损坏试件。5. 确认载荷完全卸掉后，关闭仪器电源，整理实验台面。附表1 （试件相关参考数据）应变片至中性层距离（mm）梁的

6、尺寸和有关参数yi-25宽度b = 20 mm-12.5高度h = 50 mmy30跨度 L = 450 mmy412.5载荷距离a = 150 mm25弹性模量E = 70GPa泊松比四=0.3惯性矩I尸bh3/12附表2 （实验数据）载荷（P-N）测量值（监）y1 =-25y， =-12.5y3 =0y =12.5y5=25通道通道通道通道通道读数增量读 数增量读 数增量读 数增量读 数增量读 数增量00/50050032321000500663415005009832200050013335平均值e芭实X/六、实验结果处理根据测得的各点应变，计算相应的应力实验值。再计算各点应力理论值。

7、然后计算它们之间的相对误差。1. 实验值计算根据测得的各点应变值q实求出应变增量平均值七实，代入胡克定律计算 各点的实验应力值，因1监=10-68，所以各点实验应力计算：A o.实=Ex 气X10 6( i=1,2,3,4,5)2. 理论值计算载荷增量AP=N弯距增量AM=APa/2=Nm各点理论值计算： i 理=My/q(i=1,2,3,4,5)3. 实验值与理论值的比较测点Ai理=心4 (MPa)A o = E x zfc_x10 6 (MPa)5 =相对误差b -Aq理实Ab理x 100%y1 =-25y2 =-12.5y3 =0y4 =12.5y5 =25七、思考题1. 影响实验结果的主要因素有哪些？2. 弯曲正应力的大小是否受材料弹性模量E的影响?