實驗五 直梁彎曲實驗 實驗報告.doc

北京航空航天大學(xué)、材料力學(xué)、實驗報告實驗名稱： 學(xué)號姓名同組實驗時間：2010年12月1日試件編號試驗機編號計算機編號應(yīng)變儀編號百分表編號成績實驗地點：主樓南翼116室11111教師年 月 日實驗五 直梁彎曲實驗一、 實驗?zāi)康模?. 用電測法測定純彎時梁橫截面上的正應(yīng)變分布規(guī)律，并與理論計算結(jié)果進行比較。2. 用電測法測定三點彎梁某一橫截面上的正應(yīng)變分布與最大切應(yīng)變，并與理論計算結(jié)果進行比較。3學(xué)習(xí)電測法的多點測量。二、實驗設(shè)備：1. 微機控制電子萬能試驗機；2. 電阻應(yīng)變儀；三、實驗試件： 本實驗所用試件為兩種梁：一種為實心中碳鋼矩形截面梁，其橫截面設(shè)計尺寸為hb=(5028)mm；另一種為空心中碳鋼矩形截面梁，其橫截面設(shè)計尺寸為hb=(5030)mm，壁厚t=2mm。材料的屈服極限，彈性模量E=210GPa，泊松比m=0.28。 圖一 實驗裝置圖（純彎曲）圖二 實驗裝置圖（三點彎）FFFaaaa2a圖三 純彎梁受力簡圖（a=90mm）圖四 三點彎梁受力簡圖（a=90mm）四.實驗原理及方法：在比例極限內(nèi)，根據(jù)平面假設(shè)和單向受力假設(shè)，梁橫截面上的正應(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?（1）距中性層為 y 處的縱向正應(yīng)力為： （2）對于三點彎梁，梁橫截面上還存在彎曲切應(yīng)力： （3）并且，在梁的中性層上存在最大彎曲切應(yīng)力，對于實心矩形截面梁： （4）對于空心矩形截面梁： （5）由于在梁的中性層處，微體受純剪切受力狀態(tài)，因此有： （6）實驗時，可根據(jù)中性層處方向的正應(yīng)變測得最大切應(yīng)變： （7）本實驗采用重復(fù)加載法，多次測量在一級載荷增量DM作用下，產(chǎn)生的應(yīng)變增量De、De和。于是式（1）、式（2）和式（7）分別變?yōu)椋?（8） （9）在本實驗中， （10）最后，取多次測量的平均值作為實驗結(jié)果： （11）本實驗采用電測法，在梁實驗段某一橫截面的不同高度（梁的上下表面、中性層及距中性層10mm、20mm）處粘貼縱向電阻應(yīng)變片，在梁的上下表面處粘貼橫向應(yīng)變片，并在梁中性層處沿450方向粘貼應(yīng)變片。五、實驗步驟1 設(shè)計實驗所需各類數(shù)據(jù)表格；2 擬定加載方案；3 試驗機準(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，以檢查試驗機和應(yīng)變儀是否處于正常狀態(tài)。6 進行試驗；將載荷加至初載荷，記下此時應(yīng)變儀的讀數(shù)或?qū)⒆x數(shù)清零。逐級加載，每增加一級，記錄一次相應(yīng)的應(yīng)變值。同時檢查應(yīng)變變化是否符合線性。實驗至少重復(fù)兩次，如果數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好即可。7 數(shù)據(jù)經(jīng)檢驗合格后，卸載、關(guān)閉電源、拆線并整理所用設(shè)備。六、試驗結(jié)果處理測得數(shù)據(jù)如下：四點彎實心梁應(yīng)變片編號112211310495786第一次實驗+39-48-136+131-106+119-52+66+2-20+2第二次實驗+35-40-133+136-103+111-43+470+1+20三點彎實心梁應(yīng)變片編號112211310495786第一次實驗+40-44-153+144-127+117-65+57+16-23+20-3第二次實驗+41-36-154+142-128+121-65+59+19-22+24-5由y=n=1NnyN求得:四點彎實心梁應(yīng)變片編號112211310495786應(yīng)變平均值+37-44-134.5+133.5-104.5+115-47.5+56.5+1-0.5+1+1三點彎實心梁應(yīng)變片編號112211310495786應(yīng)變平均值+40.5-40-153.5+143-127.5+119-65+58+17.5-22.5+22-41.（1）四點彎梁中，由理論計算，有：y=MyEIZ=41030.9y2101092850310-1212=0.00588y=5.88y (y取mm單位)y=MyIZ=41030.9y2850310-1212=1.23y（GPa）y-25-20-100102025理論結(jié)果（MPa）-30.75-24.6-12.3012.324.630.75實驗中，由y=yE得：y-25-20-100102025實驗結(jié)果（MPa）-28.25-21.95-9.980.2111.8724.1528.04比較結(jié)果如圖：實驗與理論的比較：-25-20-100102025四點彎梁實驗值-28.245-21.945-9.9750.2111.86524.1528.035四點彎梁理論值-30.75-24.6-12.3012.324.630.75相對誤差8%11%19%4%2%9%（2）三點彎梁中，由理論計算，有：y=MyIZ=1281030.9y2850310-1212=1.23y（GPa）y-25-20-100102025理論結(jié)果（MPa）-30.75-24.6-12.3012.324.630.75實驗中，由y=yE得：y-25-20-100102025實驗結(jié)果（MPa）-32.235-26.775-13.65-0.8412.1824.9930.03比較結(jié)果如圖：實驗與理論的比較：-25-20-100102025三點彎梁實驗值-32.235-26.775-13.65-0.8412.1824.9930.03三點彎梁理論值-30.75-24.6-12.3012.324.630.75相對誤差5%9%11%1%2%2%2.計算上下表面的橫向應(yīng)變增量與縱向應(yīng)變增量之比的絕對值：（1）四點梁：上表面：1=12=37134.5=0.275下表面：2=1211=44133.5=0.330=1+22=0.303（2）三點梁：上表面：1=12=40.5153.5=0.264下表面：2=1211=40143=0.280 =1+22=0.2723.對比純彎狀態(tài)與三點彎狀態(tài)的實驗結(jié)果，并分析橫截面上剪力對正應(yīng)變分布的影響。由1中y-圖可知：除去實驗儀器與操作產(chǎn)生的誤差，三點彎梁由于截面上存在剪力，其理論應(yīng)力與實驗值存在較大誤差。七.思考題：1. 設(shè)計本實驗的夾具應(yīng)考慮哪些因素？ 答：在設(shè)計夾具時，應(yīng)主要考慮減少實驗誤差。對于上下支持以及施加載荷的部位，應(yīng)采用圓弧與直線相切的形式，以使載荷以及支反力作用于一條直線上，以便減小實驗數(shù)據(jù)的誤