叠梁应力分析实验.doc

组合梁弯曲的应力分析实验 实验目的 用电测法测定两种不同形式的组合梁横截面上的应变、应力分布规律。 观察正应力与弯矩的线性关系。 通过实验和理论分析深化对弯曲变形理论的理解，建立力学计算模型的思维方法。 实验设备 静态电阻应变仪 材料力学多功能实验台 贴有电阻应变片的矩形截面组合梁（钢-铝组合梁、钢-钢组合梁）钢-铝组合梁，下半部为铝合金，弹性模量）（钢-组合梁，下半部为45号钢，弹性模量） 游标卡尺 实验原理与方法 实验装置及测试方法和纯弯梁的正应力实验相同为了更好地进行分析和比较，我们采用两种组合梁（即钢－铝组合梁，钢－钢组合梁）并且这两种组合梁的几何尺寸和受力情况相同。组合梁的受力情况以及各电阻应变片的位置如下图。 (a)组合梁受力简图 (b)横截面及贴片示意图 实验装置示意图. 钢－组合梁：当两个同样大小的力分别作用在组合梁上B、C点时，由梁的内力分析知道，BC段上剪力为零，而弯矩，因此组合梁的BC段发生纯弯曲。根据单向受力假设，梁横截面上各点均处于单向应力状态，应用轴向拉伸时的胡克定律，即可通过测定的各点应变，计算出相应的实验应力。采用增量法，各点的实测应力增量表达式为： 式中：为测量点，＝1、2、3、4、5、6、7、8 为各点的实测应变平均增量 为各点的实测应力平均增量 组合梁图对组合梁进行理论分析：假设两根梁之间相互密合无摩擦，变形后仍紧密叠合，该组合梁在弯曲后有两个中层，两根梁的曲率半径相等设钢梁的弹性模量为，所承受的；铝梁的弹性模量为，所承受的为，则 因此：组合梁中钢梁和铝梁的正应力计算公式分别为： 式中：－组合梁中钢梁对其中性的惯性距； －组合梁中铝梁对其中性的惯性距； －钢梁上测点到其中性层的距离； －铝梁上测点到其中性层的距离； 2. 钢－钢组合梁：钢－钢组合梁的原理可参加钢－铝组合梁，建议同学们自行其理论计算公式。四、实验步骤 测量组合梁各梁的横截面宽度，高度，力作用点到支座的距离以及各个测点到各自中性层的距离。 分级载荷分5级加载，每级载荷为500最大荷载为2500。 接通静态电阻应变仪电源，分清各测点应变片的引线，把各个测点的应变片和公共补偿片接到应变仪相应的通道，调整应变仪零点和灵敏度值。 增加一级荷载就记录一次应变值，直至加到。 按上面步骤再做一次。根据实验数据决定是否做第三次。测试完毕，将荷载卸去，关闭电源，清理现场，将所用仪器设备放回原位。 五、实验结果处理 1. 根据测得的各点应变值，计算出各点的平均应变的增量值，由计算1、2、3、4、5、6、7、8各点的应力增量。 2. 根据上面所得理论公式计算各点的理论应力增量并与相比较。 3. 将不同点的与绘在截面高度为纵坐标、应力大小为横坐标的平面内，即可得到梁截面上的实验与理论的应力分布曲线，将两者进行比较即可验证应力分布和应力公式。 注意事项：1. 在加载过程中切勿超载和大力扭转加力手轮，以免损坏仪器。 2. 测试过程中，不要震动仪器、设备和导线，否则将影响测试结果，造成较大误差。 3. 使用静态应变仪前应先开机，让机器预热至少三分钟。 4. 注意爱护好贴在试件上的电阻应变片和导线，不要用手指或其他工具破坏电阻应变片。 2 B 2 D C a F A a F 3 4 1 5 6 7 8 b h/2 h/2 h/2 h/2 h/4 h/4 h/4 h/4