叠梁实验

叠粱弯曲实验报告一．实验目的1.测定矩形截面叠粱在纯弯曲及横力弯曲时的正应力分布，与理论值比较，讨论弯曲正应力公式在叠粱应用中的正确性，考察其应力分布的规律。2.进一步熟悉电测法及电阻应变仪的使用。3.本实验采取开放形式，所涉及的实验内容有一定难度。对于梁的弯曲问题，有一定的综合性。要求学生自行设计实验方案，与理论知识结合，自行寻找实验结果所能说明及解决的问题，使综合知识及能力有所提高。二．实验设备1.叠粱弯曲实验装置。2.XL-2118C静态电阻应变仪。3.多功能实验台。4.实验组合梁：钢-铝组合梁的上半部为Q235钢，弹性模量GPaE200，下半部为铝合金，弹性模量GPaE71钢-钢组合梁的上半部为Q235钢，弹性模量GPaE200，下半部为45号钢，弹性模量GPaE2105.游标卡尺。三．实验步骤1.使用多功能实验台，选择并安装调整叠粱，记录叠粱的横截面尺寸。2.测量组合梁中各梁的横截面宽度b，高度h，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。3.将个应变片导线接入静态电阻应变仪，按半桥线路连接，调平衡，检查应变片。4.按已定的载荷逐级加载实验，从1000N开始，每级加载1000N至4000N。记录每一载荷下各点的读数。做2次，选取最好的一组数据。5.整理数据，结束实验，卸除试样载荷，关闭实验设备。注意事项：为保证实验安全，实验中应专人操作实验机，不得离岗，不得超过许用载荷。而且，实验过程中不要触碰测试连接线，以防止零漂。四．理论分析1.叠粱（铝合金+Q235钢）应力分布。P/2P/2aa钢铝P/2P/2QM①②1211几何方程：，121122MMEIEI12MMM平衡方程2.叠粱（Q235钢）应变片18个，应变花3个。考虑弯曲剪应力的影响P五．实验结果1.对于钢铝梁：铝(K=2.07.E=70GPa.尺寸：650mmx20mmx20mm.)钢（K=2.07E=206GPa尺寸：650mmx30mmx20mm）（1）在P=1000N时，初级载荷0P=1000N，各应变为0。由公式E。计算1，2，3，4，5，6，7，8各点应力增量大小（取较好的一组数据）。（2）实验值：1=-89，2=-70，3=-20，4=50，5=-70，6=1,，7=78，8=140；由E求得：1=-6.23MPa，2=-4.9MPa，3=-1.4MPa，4=3.5MPa，5=-14.42MPa，6=0.21MPa，7=16.07MPa，8=28.8MPa；（3）理论值;(只考虑纯弯曲部分)M=P/2*a=-500X0.2=-100(N*M)I铝=1.33X10^(-8)I钢=4.5X10^（-8）;11MyEEEIyM铝铝钢钢钢钢钢钢，22MyEEEIyM铝铝钢钢铝铝铝铝；下表中直接利用公式计算出各点的理论应力值。P/2P/2aaQM121211221211MMEIEIMMM几何方程：，平衡方程121i2iii12MyMy,,IIP/2P/2aa2930311－1段：纯弯曲,剪应力为0；2—2段;横力弯曲，剪应力不为0；在中性层处为纯剪切。293031(29)4545-45111+()(())EEE(30)00(31)-45-4545111+()()EEE纯弯曲横力弯曲1122（4）在增量载荷下，各点应力-应变实验曲线，用于验证应力分布和应力公式。2.对于钢-钢梁：利用公式E，计算点1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34各点的应力增量；1实=-123，2实=-70，3实=-3，4实=62，.5实=-626实=-1，7实=65，8实=133，9实=-1，10实=-1，11实=5，22实=-62，23实=-18，24实=-70，25实=-56，26实=-2，27实=50，28实=70，29实=-6，30实=-1，31实=6，32实=40，33实=60，34实=35；1实-25.342实-14.42.3实-0.624实12.85实-12.86实-0.217实12.98实26.49实-0.2110实0.2111实1.022实-12.723实-3.724实14.4225实-12.2426实-0.4127实10.328实14.4229实-1.2330实-0.2131实1.2332实8.233实12.3634实7.1（单位均为MPa）12345678Y坐标值1050-57.50-7.5-15理论值MPa-6.86-3.43-03.43-15.15015.1530.30实验值MPa-6.23-4.9-1.43.5-14.420.2116.0728.8误差/%9.219.5________2.14.8________6.14.912345678Y坐标值1260-660-6-12理论值MPa-26.67-13.4013.4-13.4013.426.67实验值MPa-25.34-14.42-0.6212.8-12.8-0.2112.926.4误差%4.97.6_______4.44.4_______3.71.0910112223242526Y坐标值0（45度）00（45度）60-660理论值MPa000-13.4013.4-13.40实验值MPa-0.210.211.0-12.7-3.714.42-12.24-0.41误差%_____________________5.2_______7.68.6______2728293031323334Y坐标值-6-120（45度）00（45度）-6（45度）-6-6（45度）理论值MPa13.426.670009.313.49.3实验值MPa10.314.42-1.23-0.211.238.212.367.1误差%23.145.9___________________11.87.722.5六．误差分析：(1)对于较小的误差，应该是仪器误差，读数误差以及叠粱间的摩擦造成的。(2)对于较大的误差，应该是实验时各种意外造成的。比如应变片接触不良等。这些误差都会导致实验值与理论值的曲线有所差异，误差越小，曲线的变化趋势越相同。反之，误差越大，两条曲线的差异越大。故为了减小实验误差，应该做多组实验，进行比较以将误差降到最小。七．结论：（1）虽然存在一定的误差，但总体上可以说明弯曲正应力公式同样适用于叠粱弯曲。（2）对于不同材质梁而组成的不同叠粱，其弯曲正应力大小以及随载荷的逐级增加而产生的变化趋势是不一样的。