實驗五 直梁彎曲實驗 實驗報告.doc

北京航空航天大學、材料力學、實驗報告實驗名稱： 學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、 實驗目的：1. 用電測法測定純彎時梁橫截面上的正應變分布規(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變分布與最大切應變，并與理論計算結(jié)果進行比較。3學習電測法的多點測量。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)，梁橫截面上的正應變?yōu)榫€性分布，距中性層為 y 處的縱向正應變和橫向正應變?yōu)椋?（1）距中性層為 y 處的縱向正應力為： （2）對于三點彎梁，梁橫截面上還存在彎曲切應力： （3）并且，在梁的中性層上存在最大彎曲切應力，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變測得最大切應變： （7）本實驗采用重復加載法，多次測量在一級載荷增量DM作用下，產(chǎn)生的應變增量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）處粘貼縱向電阻應變片，在梁的上下表面處粘貼橫向應變片，并在梁中性層處沿450方向粘貼應變片。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 試驗機準備、試件安裝和儀器調(diào)整；4 確定組橋方式、接線、設(shè)置應變儀參數(shù)；5 檢查及試車；檢查以上步驟完成情況，然后預加一定載荷，再卸載，以檢查試驗機和應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，記錄一次相應的應變值。同時檢查應變變化是否符合線性。實驗至少重復兩次，如果數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性好即可。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:四點彎實心梁應變片編號112211310495786應變平均值+37-44-134.5+133.5-104.5+115-47.5+56.5+1-0.5+1+1三點彎實心梁應變片編號112211310495786應變平均值+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變增量與縱向應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)計本實驗的夾具應考慮哪些因素？ 答：在設(shè)計夾具時，應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