钢铝双层组合梁的应力分析与实验1.docx

钢铝双层组合梁的应力分析与实验工程力小峰指导教师：赵少俊中文摘要：针对钢-铝两种不同材料组合而成的楔块连接梁和粘接梁，分别对它们的内力变化、承载能力和弯曲正应力分布进行了实验研究。实验采用电测实验技术方法，并在实验室实测了两种梁的应变数据。基于合理的假定基础上，提出了两种组合梁的简化计算模型，并进行理论分析，推到了两种梁的正应力计算公式，得出计算结果，并与实验结果比较。结果表明：有些实验结果与理论分析吻合较好，对工程应用有很好的指导意义。关键字：组合梁；楔块连接梁；应力分布；承载能力；弯曲正应力Stress Analysis and Experiment Study on Steel-Aluminum Dual-layer Laminated BeamsAbstract:The laminated beam , laminated beam with wedges and bonding beam in the same dimension are introduced to study the distribution of the stress, the inner force and load -bearing capability of three types of steel-aluminum material beams. Based on the electrometric testing technique, and some reasonable assumptions, the theoretical analysis and calculating methods of bending normal stress are presented under the different component of beam.The results show that the experimental databases are coincided with the theoretical analysis, which can be a good guide for engineering applications.Keywords: Laminated beam; Wedge connection; Stress distribution; Carrying capacity;beding normal stress前言关于单根矩形梁的应力分析与实验已日臻完善，研究结果表明：单根矩形截面上的正应力沿截面的高度呈线性分布，在中性轴上，应力最小，几乎为零；在距中性轴上下边缘处，应力最大。然而在工程实践中，许多梁由两根以上的梁组合而成。因此，对组合梁的应力进行分析与实验具有重要的实际意义。本文就两根矩形截面的叠梁（钢-铝）及加楔块同截面、同材料的组合梁的应力分布情况及承载能力做了理论分析与实验测试，其结果比较客观、真实地反映了组合梁的实际受力情况。二、实验模型及实验装置实验采用表1所列的钢铝两种材料组合梁，上下两层梁采用截面尺寸相同的矩形截面。楔块连接梁见图1，粘接梁见图2。两种梁的布片方式见图3。电阻应变片灵敏系数 K=2.13 ,K= 2.07。图1 楔块连接梁图2 粘接梁图图3应变片位置表1 组合梁材料原始数据材料弹性模量E(GPa)宽度b(cm)高度h(cm)梁计算长度L（cm）集中力到支座的距离a（cm）楔块梁210.02270左4右 4.8粘接梁210 /7122708三、试验测试原理电阻应变仪就是把电阻应变量测系统中放大与指示部分组合在一起的量测仪器，主要由振荡器、测量电路、放大器、相敏检波器和电源等部分组成，其功能是奖应变计输出的信号进行转换、放大、检波以及指示或记录，并解决温度补偿等问题。电桥基本原理:应变仪的测量电路，一般采用惠思登电桥，如图4所示。在四个臂上分别接入电阻，在 A、C 端接入电源，B、 D 端为输出端。采用 1/4 桥时: (1)图4 测量电路四、实验数据处理与实验应力分析（一）实验数据处理与分析实验采用钢-铝组合梁，上下两层为截面尺寸相同的矩形截面，两种材料的尺寸、弹性模量见表1。通过弯曲性能试验，得到双层梁在刚性连接和楔块连接两种组合方式下梁跨中截面上的应力分布情况。全部实验在材料力学多功能试验台上完成,采用DH3818 型电阻应变仪采集各测点的应变数据。组合梁上的荷载采用等增量法分级施加，分6级加载Pmax=600 N。荷载增量△P=100 N。楔块连接梁的应力分布要比整梁复杂得多，在计算其弯曲正应力不能采用弯曲正应力公式。采用本文中的公式（7）进行计算正应力时，主要取决于楔块约束的强弱情况。本文中的实验楔块约束较强，截面上的应力近似于直线分布