材料力學(xué):直梁彎曲實(shí)驗(yàn)
發(fā)布時(shí)間:2020-10-06 來源: 黨課講稿 點(diǎn)擊:
直梁彎曲實(shí)驗(yàn)
36050221 唐智浩 一、
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
1. 用電測法測定純彎時(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.
用電測法測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,并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析(選作)。
3.學(xué)習(xí)電測法的多點(diǎn)測量。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備:
1. 微機(jī)控制電子萬能試驗(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,多次測量在一級(jí)載荷增量?M 作用下,產(chǎn)生的應(yīng)變增量??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。可以考慮把試件加長、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)太過簡單,大多數(shù)同學(xué)一小時(shí)左右就完成了?梢钥紤]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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