矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验
更新时间:2024-01-24 09:40:01 阅读量: 教育文库 文档下载
实验四 矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验
一、实验名称
矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验 二、实验目的
1.学习使用电阻应变仪,初步掌握电测方法;
2.测定矩形截面梁纯弯曲时的正应力分布规律,并与理论公式计算结果进行比较,验证弯曲正应力计算公式的正确性。 三、实验设备
1.WSG-80型纯弯曲正应力试验台 2.静态电阻应变仪 四、主要技术指标 1.矩形截面梁试样
图1 试样受力情况
F2LAaCF2FL12F2DaBhb材料:20号钢,E=208×109Pa; 跨度:L=600mm,a=200mm,L1=200mm; 横截面尺寸:高度h=28mm,宽度b=10mm。 2.载荷增量
载荷增量ΔF=200N(砝码四级加载,每个砝码重10N采用1:20杠杆比放大),砝码托作为初载荷,F0=26 N。 3.精度
满足教学实验要求,误差一般在5%左右。 五、实验原理
如图1所示,CD段为纯弯曲段,其弯矩为M?1Fa,则M0?2.6N?m,2?M?20N?m。根据弯曲理论,梁横截面上各点的正应力增量为:
??理?My?Iz
(1)
式中:y为点到中性轴的距离;Iz为横截面对中性轴z的惯性矩,对于矩形截面
bh3 Iz? (2)
12由于CD段是纯弯曲的,纵向各纤维间不挤压,只产生伸长或缩短,所以各点均为单向应力状态。只要测出各点沿纵向的应变增量??,即可按胡克定律计算出实际的正应力增量??实。
??实?E?? (3)
在CD段任取一截面,沿不同高度贴五片应变片。1片、5片距中性轴z的距离为h/2,2片、4片距中性轴z的距离为h/4,3片就贴在中性轴的位置上。 测出各点的应变后,即可按(3)式计算出实际的正应力增量??实,并画出正应力??实沿截面高度的分布规律图,从而可与(1)式计算出的正应力理论值
??理进行比较。 六、实验步骤及注意事项 1.开电源,使应变仪预热。
2.在CD段的大致中间截面处贴五片应变片与轴线平行,各片相距h/4,作为工作片;另在一块与试样相同的材料上贴一片补偿片,放到试样被测截面附近。应变片要采用窄而长的较好,贴片时可把试样取下,贴好片,焊好固定导线,再小心装上。
3.调动蝶形螺母,使杠杆尾端翘起一些。
4.把工作片和补偿片用导线接到预调平衡箱的相应接线柱上,将预调平衡箱与应变仪联接,接通电源,调平应变仪。
5.先挂砝码托,再分四次加砝码,记下每次应变仪测出的各点读数。注意加砝码时要缓慢放手。
6.取四次测量的平均增量值作为测量的平均应变,代入(3)式计算可得各点的
弯曲正应力,并画出测量的正应力分布图。
7.加载过程中,要注意检查各传力零件是否受到卡、别等,受卡、别等应卸载调整。
8.实验完毕将载荷卸为零,工具复原,经指导老师检查方可关闭应变仪电源。 七、数据处理
1.计算弯曲梁截面各点处的理论正应力增量 (1)记录测点的位置
测点编号 测点至中性轴的距离y(mm) 1 14 2 7 3 0 4 7 5 14 (2)计算矩形横截面对中性轴z的惯性矩Iz bh3 Iz?
12(3)根据公式直接计算各点的理论正应力增量
??理测点编号 理论正应力增量(MPa) 1 ?My?Iz
2 3 4 5 2.计算弯曲梁截面各点处的实际正应力增量 (1)各测点原始数据记录
测点 1应变仪读数 ε0= 2应变仪读数 ε0= 3应变仪读数 ε0= 4应变仪读数 ε0= 5应变仪读数 ε0= 初载 一次加载 ε1= ε1= ε1= ε1= ε1= 二次加载 ε2= ε2= ε2= ε2= ε2= 三次加载 ε3= ε3= ε3= ε3= ε3= 四次加载 ε4= ε4= ε4= ε4= ε4= (2)各测点应变增量的计算
测点 1应变增量 2应变增量 一次加载 Δε1= Δε1= 二次加载 Δε2= Δε2= 三次加载 Δε3= Δε3= 四次加载 Δε4= Δε4= 平均值 Δε平= Δε平= 3应变增量 4应变增量 5应变增量 Δε1= Δε1= Δε1= Δε2= Δε2= Δε2= Δε3= Δε3= Δε3= Δε4= Δε4= Δε4= Δε平= Δε平= Δε平= (3)各测点实际正应力增量的计算
??实?E??测点编号 实际正应力增量(MPa) 1 2
3 4 5 3.计算各测点理论与实际正应力的误差e
??理???实e??100%
??理测点编号 误差e 1 2 3 4 5 八、实验作业
1.说明矩形梁纯弯曲正应力电测实验的原理、实验步骤及注意事项等; 2.分别计算各测点的理论和实际弯曲正应力增量,验证弯曲正应力公式的正确性;
3.绘制弯曲正应力沿截面高度的分布规律图。
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