梁的纯弯曲正应力实验..doc

梁的纯弯曲正应力实验 电测法是应力应变测量最常用的方法，其方法简便，技术成熟，已经成为工程中不可缺少的测量手段。纯弯曲时正应力在横截面上线性分布，是弯曲中最简单的应力情况。用电测法测定纯弯曲梁上的正应力，不仅可以验证材料力学理论，也可以熟悉电测法测量的原理、操作方法和注意的问题，为复杂的实验应力分析打下基础。 一、预习要求 1、YJ—5电阻应变仪测量前如何进行预调平衡？ 2、采用半桥接法进行弯曲正应力测量时，如何进行温度补偿？说明原理。 二、 实验目的 1、初步掌握电测应力分析方法，学习电测接线方法、仪器调试使用方法。 2、测定梁在纯弯曲下的弯曲正应力及分布规律，验证理论公式。 三、实验设备 1、纯弯曲正应力试验台。 2、电阻应变仪及预调平衡箱。 3、矩形截面钢梁。 四、实验原理及方法 纯弯曲梁如图1a所示。在载荷P作用下，梁的CD段为纯弯曲变形。沿梁横截 面的高度方向每隔高度粘贴平行于轴线的测量应变片，共五片，其中第三片在中性层 上。另外在梁外安置温度补偿块，其上贴一公共温度补偿应变片。每一测量应变片与公共温度补偿片按图1b接法接为半桥测量系统。梁受到P力作用后，产生弯曲变形。通过电阻应变仪测出载荷作用下五个点处的应变，由于是单向拉压变形，由虎克定律即可算出各点的应力值。 另一方面，由弯曲正应力理论公式，可算出各点的应力理论值。于是可将实测值和理论值进行比较，验证理论公式的正确性。 实验时，载荷由砝码经过20倍杠杆放大施加。加载分四级，每增加一个砝码，产生P力的增量ΔP。每加一级后测出五个点的应变，最后取力和应变的增量平均值计算理论值和实验值。该实验也可用万能试验机加载进行测量。 五、实验步骤 1、检查调整纯弯曲梁、电阻应变仪，使各部件和旋钮在正确位置，并打开应变仪进行预热。 2、接桥练习。参照表1组桥，每种方式下按应变仪的使用方法进行预调平衡，平衡后加一个砝码读取应变。读数方法为，当加载后应变仪的指针发生偏转，根据应变的大小选择并调节微调、中调、粗调读数盘使电表指针回零，这时各读数盘所指读数的代数和即是所测点的应变值。读数盘上“-”表示压应力，“+”表示拉应力，单位为με（微应变，1με=10-6ε）。测试后将所有应变片连线从平衡箱上拆除，并讨论结果。 3、将各测点测量应变片和公共补偿片按半桥方式接到预调平衡箱相应的接线柱上，逐点进行调平。 4、分级加砝码，每加一级后从应变仪上读出五个点的应变，按表2记录数据。 5、结束实验。实验完毕，卸掉砝码，关闭应变仪电源，将应变片接线从预调平衡 箱上取下。 表1 接 桥 练 习 序号 1 2 3 4 接桥方式 应变仪输出 六、数据处理及实验报告 1、按表2记录和处理实验数据。 表2 弯曲实验原始数据记录表 编号 1 2 3 4 5 载荷（N） 测点应变（με） 读数 增量Δεi 读数 增量Δεi 读数 增量Δεi 读数 增量Δεi 读数 增量Δεi 200 400 600 800 ΔP= 200N 平均增量 —— —— —— —— 2、每个测点求出应变增量的平均值 （m=1，2，···，5），算出相应的应力增量实测值 （MPa）。其中，E取。 3、纯弯曲段（CD段）内的弯矩增量为：，由公式 求出各测点的理论值，式中。 4、对每个测点列表比较和，并计算相对误差 在梁的中性层（第3点），因，故只需计算绝对误差。 5、①将接桥练习结果讨论写入实验报告“思考题”中。 ②回答问题：实测和理论计算弯曲正应力分布规律如何？是否相同？ 七、相关问题的分析讨论 1、电测法数据的可靠性问题 电测法利用电阻应变片将非电量——线应变转变为电量——电阻，测量应变的精度达到10-6，是一种精度很高的测试方法。在实验中，为了保证测量的可靠性，采用温度补偿片解决试样温度和仪器标准电阻温度可能的差异引起的温度应力问题；测量时也采取了实验人员远离贴片区域，不要接触导线，避免仪器振动，应变仪先预热等一系列防范措施。但是，电测法这种高灵敏度测量方法对外界环境变化是非常敏感的，任何一点变化都会使输出结果产生变化。如果你有实测的经历就会发现，随机干扰因素很多，刚刚预调平衡的一个测点，当旋钮转过去再转回来时，几秒钟时间又不平衡了，往往需要多次反复，耐心细致，才能将所有测点调平；有时虽经多次反复却无法调平，只好保留原始误差开始测量。在实测时还会发现，同一个实验装置，同样的仪器和接线，不同的实验小组测量结果也不同，甚至存在明显