纯弯曲梁实验中测试中性层的应变片示数为零

实验二：纯弯曲梁实验

一、实验目的：

1、测定梁在纯弯曲时某一截面上的应力及其分布情况。

2、实验结果与理论值比较,验证弯曲正应力公式σ=My/Iz的正确性。 3、测定泊松比μ。 二、实验设备：

材料力学多功能实验台、纯弯曲梁 三、实验原理

本实验采用逐级等量加载的方法加载，每次增加等量的载荷⊿P，测定各点

??实相应的应变增量一次，即：初载荷为零，最大载荷为4kN，等量增加的载荷⊿P为500N。分别取应变增量的平均值(修正后的值)均值

??实，求出各点应力增量的平

。

四、实验内容与步骤

1. 确认纯弯梁截面宽度 b=20mm,高度 h=40mm,载荷作用点到梁两侧支点距离c=100mm 。

2. 将传感器连接到BZ 2208-A测力部分的信号输入端，将梁上应变片的公共线接至应变仪任意通道的A端子上，其它接至相应序号通道的B端子上，公共补偿片接在公共补偿端子上。检查并纪录各测点的顺序。

3. 打开仪器，设置仪器的参数，测力仪的量程和灵敏度设为传感器量程、灵敏度。

4. 本实验取初始载荷P0=0.5KN（500N），Pmax=2.5KN(2500N)，ΔP=0.5KN(500N)，以后每增加载荷500N，记录应变读数εi，共加载五级，然后卸载。再

实验二：纯弯曲梁实验

一、实验目的：

1、测定梁在纯弯曲时某一截面上的应力及其分布情况。

2、实验结果与理论值比较,验证弯曲正应力公式σ=My/Iz的正确性。 3、测定泊松比μ。 二、实验设备：

材料力学多功能实验台、纯弯曲梁 三、实验原理

本实验采用逐级等量加载的方法加载，每次增加等量的载荷⊿P，测定各点

??实相应的应变增量一次，即：初载荷为零，最大载荷为4kN，等量增加的载荷⊿P为500N。分别取应变增量的平均值(修正后的值)均值

??实，求出各点应力增量的平

。

四、实验内容与步骤

1. 确认纯弯梁截面宽度 b=20mm,高度 h=40mm,载荷作用点到梁两侧支点距离c=100mm 。

2. 将传感器连接到BZ 2208-A测力部分的信号输入端，将梁上应变片的公共线接至应变仪任意通道的A端子上，其它接至相应序号通道的B端子上，公共补偿片接在公共补偿端子上。检查并纪录各测点的顺序。

3. 打开仪器，设置仪器的参数，测力仪的量程和灵敏度设为传感器量程、灵敏度。

4. 本实验取初始载荷P0=0.5KN（500N），Pmax=2.5KN(2500N)，ΔP=0.5KN(500N)，以后每增加载荷500N，记录应变读数εi，共加载五级，然后卸载。再

实验需要

姓名： 班级： 学号：

实验报告

纯弯曲梁的正应力实验

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公式 二、实验设备及工具：

1.材料力学多功能试验台中的纯弯曲梁实验装置 2.数字测力仪、电阻应变仪 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意一点的正应力，计算公式：

σ=My/Iz

为测量梁横截面上的正应力分布规律，在梁的弯曲段沿梁侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片。贴法：中性层一片，中性层上下1/4梁高处各一片，梁上下两侧各一片，共计五片。

采用增量法加载，每增加等量荷载△P（500N）测出各点的应变增量△ε，求的各点应变增量的平均值△ε求出应力增量：

σ实i=Eε实i

将实验应力值与理论应力值进行比较，已验证弯曲正应

实i

，从而

实验需要

力公式。 四、原始数据：

五、实验步骤：

1.打开应变仪、测力仪电源开关

2. 连接应变仪上电桥的连线，确定第一测点到第五测点在电桥通道上的序号。

3. 检查测力仪，选择力值加载单位N或kg，按动按键直至显示N上的红灯亮起。按清零键，使测力计显示零。

4.应变仪调零。按下“自动平衡”键，使应变仪显示为零。

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

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

梁弯曲正应力测定

一、实验目的

1.用电测法测定直梁纯弯曲时的正应力分布，并与理论计算结果进行比较，以验证弯曲正应力公式。

2.了解电阻应变测量的原理，初步掌握静态电阻应变仪的使用方法。

二、实验设备名称及型号

1.WSG-80型纯弯曲正应力试验台。 2.YE2538A程控静态应变仪。 3.应变片、导线、接线端子等。

三、实验原理

1.试样的制备：用矩形截面钢梁，在其横截面高度上等距离地沿梁的轴线方向粘贴5枚电阻应变片。

2.弯曲正应力的测量原理：梁纯弯曲时，横截面上的正应力σ在理论上沿梁的高度成线性分布，其计算公式为

??M?yIz

式中，?的单位为MPa；

M为梁横截面上的弯矩，单位为N·mm；

y为应力?所在的点到中性轴的距离，单位为mm； Iz为横截面对中性轴z的面积二次矩，单位为mm4。

面积二次矩对于矩形截面按下式计算

Iz?bh312

式中，b为梁横截面的宽度，单位为mm；

h为梁横截面的高度，单位为mm。

令使载荷P对称地加在矩形截面直梁上（如图4-1所示）。这时，梁的中段将产生纯弯曲。若载荷每增加一级?p（用增量法），则可由电阻应变仪测出梁中段所贴应变片各点的纵向应变增量??，根据虎克定律求出各点实测正应力增量?实?E??

实验二 应变片半桥、全桥性能比较实验

一、实验目的：了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能，了解应变片全桥工作特点及性

能。

二、基本原理：应变片基本原理参阅实验一。应变片半桥特性实验原理如图2—1所示。

不同应力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，输出灵敏度提高，非线性得到改善。其桥路输出电压Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)KεE 。应变片全桥特性实验原理如图3—1所示。应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压Uo≈(△R／R)E＝KεE。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。

图2—1 应变片半桥特性实验原理图

图2—2应变片全桥特性实验接线示意图

三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流

稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

四、实验步骤：

1、按实验一（单臂电桥性能实验）中的步骤1和步骤3实验。

2、关闭主机箱电源，除将图1—7改成图2—2示意图接线外，其它按实验一中的步骤4实

验。读取相应的数显表电压值，填入

北航 材料力学 实验报告 直梁弯曲

实验五 直梁弯曲实验

一、 实验目的：

1. 用电测法测定纯弯时梁横截面上的正应变分布规律，并与理论计算结果进行比较。 2. 用电测法测定三点弯梁某一横截面上的正应变分布与最大切应变，并与理论计算结果

进行比较。

3．学习电测法的多点测量。

二、实验设备：

1. 微机控制电子万能试验机； 2. 电阻应变仪；

三、实验试件：

本实验所用试件为两种梁：一种为实心中碳钢矩形截面梁，其横截面设计尺寸为h×b=(50×2 2

28)mm ；另一种为空心中碳钢矩形截面梁，其横截面设计尺寸为h×b=(50×30)mm ，壁厚t=2mm。材料的屈服极限 s 360MPa，弹性模量E=210GPa，泊松比 =0.28。

图一 实验装置图（纯弯曲）

图二 实验装置图（三点弯）

北航 材料力学 实验报告 直梁弯曲

图三 纯弯梁受力简图（a=90mm）

四.实验原理及方法：

图四 三点弯梁受力简图（a=90mm）

在比例极限内，根据平面假设和单向受力假设，梁横截面上的正应变为线性分布，距中性层为 y 处的纵向正应变和横向正应变为：

(y)

M yE IZM yE IZ

（1）

(y)

距中性层

应变片的工作原理

将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。

即 ΔR/R= K×ε 在这里 R：应变片的原电阻值Ω ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω K：比例常数(应变片常数) ε：应变

不同的金属材料有不同的比例常数K。铜铬合金的K值约为2。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。例如我们来计算1000×10?6的应变产生的电阻的变化。应变片的电阻值一般来说是120 欧姆，即

ΔR/120=2×1000×10-6 ΔR=120×2×1000×10?6= 0.24Ω

电阻变化率为 ΔR/R=0.24/120=0.002→0.2%

要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有韦斯通

电阻应变片贴片技巧公开

电阻应变片贴片技巧公开

目前市面上流行的称重传感器，高压力传感器以及扭矩传感器都是贴片工艺制造的也就是粘贴电阻应变片。电阻应变片贴的好坏影响传感器的特性，不如精度，输出信号大小等，如果粘贴的不好，传感器也就是一个次品无法在进行下一步的工艺。因此可以说传感器最关键最基本的一步就是粘贴电阻应变片。（电阻应变片的组成及工艺原理请参见我司撰写的其他文章）。上次“扭矩传感器技术公开”的这一文章上也大致的说了下贴片的重要性。故此，着重用一篇文章来介绍如何贴电阻应变片。下面的介绍中我以实验的方式向大家介绍这一工艺。如有其他问题也可以与我司人员联系。 一、实验目的

１．了解应变片的测量原理、结构、种类；

２．掌握应变片的粘贴技术及质量检查与防潮方法。 二、实验原理（应变片）

在机械工程测试技术中，广泛应用电阻应变片，因为它能准确地测量各种力参数。对于应变片的正确选取和粘贴质量的好坏，将直接影响应变片的性能和测量的准确性。 （一）应变片的分类

应变片可分为金属式和半导体式两大类： 金属式：丝式、箔式、薄膜式； 半导体式：薄膜式、扩散式。

根据基底材料不同又可分为纸基、胶基和金属片基等。 （二）基底材料

基底材料要满足如下要求：机械强度高