方钢 角钢 槽钢比较 文档教案.docVIP

- 3 8- 角钢、槽钢、方钢弯曲时正应力的比较 石里男 杜宜纲 (机电学院 010113) 指导教师： 张亦良 摘要：本文通过材料力学理论计算和电测试验两种方法。研究了NO.5 号角钢，开口薄壁槽 钢，及闭口件方钢在正弯曲时的正应力情况。分析和比较了三种试件在几乎相同载荷的条件 下，正应力的差异。从而做出比较，说明各种试件在工程实际应用中的一些合理性。通过对 实验误差的分析，还对实验室的设备及试件，提出了一些改进的建议。 关键词：角钢；槽钢；方钢；电测法；正应力分布 1 引言 角钢、槽钢是工程中应用最为广泛的两种型钢。在大型钢结构中，用途更加广泛。 角钢与槽钢均为开口薄壁截面杆件，不适应受扭转作用。若加载点位置不在弯心处时， 试件除受弯曲作用外，还将承受扭转。不论从受力分析角度还是从强度观点出发，这都 是不利的。 以前的试验只是针对某一试件进行详细的讨论，分析其在不同载荷状况下的应力应 变情况。这次我们将三种试件结合在一起进行分析与比较，通过多组实验数据讨论了两 类试件（开口件和闭口件）在平面弯曲时正应力的分布情况，比较了三种型钢受弯时的 特征，进而使我们对几种型钢在工程上的实际应用有了比较深刻的认识。实验中采用了 先进的自动数据采集软件，为顺利进行实验提供了保障。 2 角钢，槽钢及闭口件的理论分析模型 2.1 角钢的理论模型 角钢加载示意图见图1。P 力作用在角钢的弯心A 点，这样就保证了平面弯曲。 2.2 槽钢的理论模型 槽钢加载示意图见图2。当P 力作用在弯心时，截面只弯不扭。 2.3 闭口件的理论模型 闭口件方钢加载示意图见图3，P 力作用在其弯心也就是上表面宽度中点。 - 3 9- 弯曲正应力所用的计算公式： z I M ? y σ = ，由于本实验采取了平面弯曲，因此理 论计算时我们可以用公式 z I M ? y σ = ，而实验数据所测得的应变值可代入公式 σ = E ?ε ，同样算出σ的值，从而可以进行理论与实验的比较。 3 具体实验方案及实验数据处理 3.1 实验装置、仪器及材料 (1)角钢，槽钢，闭口件：材料为Q235 钢，弹性模量σ ≈ 200GPa (2)电子万能试验机 (3)DH3818 静态应变测试仪 (4)计算机自动采数实验系统 3.2 试件的布片及加载方案 3.2.1 角钢 图5 为角钢梁加载示意图，其中A 点为布片位置，其距固定端51mm，P 为载荷。 图6 为角钢梁两侧面(A 面、B 面)的布片图示。其中上图为A 面在M 处所贴的5 个等距 应变片；下图为B 面在M 处所贴的一个应变花。 图1 角钢加载示意图 P P 图2 槽钢加载示意图 图3 方钢加载示意图 P 图4 角钢试件图示 A 面 B 面 图5 角钢梁加载示意图 51 P P M - 4 0- 3.2.2 槽钢 图8 为槽钢梁加载示意图，其中M 点为布片位置，其距固定端17mm，P 为载荷。 图9 为槽钢梁上、下两表面及侧面的布片示意图。其中上、下表面各贴了一个应变片； 于槽钢侧面中线处贴了一个应变花，在上、下边缘各贴了一个应变片。 3.3 实验结果 3.3.1 角钢实验数据及图示 表1 及续表分别为应变片1 至8 的实验数据。图10 为根据上述数据所做的载荷-应 变图。 图6 角钢梁贴片示意图 A B面 图9 槽钢梁贴片示意图 下表面 侧面 上表面 图7 槽钢梁试件图示 图8 槽钢梁加载示意图 P P 17 M - 4 1- 表1 角钢梁实验数据 内 容 4 5 6 负荷(KN) 应变(με) 差值(με) 应变(με) 差值(με) 应变(με) 差值(με) -0.299842 70.8 39.6 9.4 -0.552817 153.3 83.0 85.8 46.2 16.0 6.6 -0.686341 228.3 74.5 127.4 41.5 21.7 5.7 -0.900707 314.2 85.8 175.5 48.1 30.2 8.5 -1.136546 397.2 83.0 222.6 47.2 38.7 8.5 -1.315968 470.8 73.6 263.2 40.6 48.1 9.4 -1.530651 549.1 78.3 309.4 46.2 57.5 9.4 -1.77597 634.9 85.8 357.5 48.1 68.9 11.3 -1.954041 713.2 78.3 401.9 44.3 80.2 11.3 -2.186012 792.5 79.2 449.1 47.2 92.5 12.3 80.2 45.5 9.2 表2 角钢梁实验数据(续表1) 内容 负载(KN) 应变(με) 差值(με) 应变(με) 差值(με) 应变(με) 差值(με) -0.29984 -28.3