材料力学实验指导书(矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验)

矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验一、实验名称矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验。二、实验目的1．学习使用电阻应变仪，初步掌握电测方法；2．测定矩形截面梁纯弯曲时的正应力分布规律，并与理论公式计算结果进行比较，验证弯曲正应力计算公式的正确性。三、实验设备1．WSG－80型纯弯曲正应力试验台2．静态电阻应变仪四、试样制备及主要技术指标1、矩形截面梁试样材料：20号钢，E=208×109Pa；跨度：L=600mm，a=200mm，L1=200mm；横截面尺寸：高度h=28mm，宽度b=10mm。2．载荷增量载荷增量ΔF=200N（砝码四级加载，每个砝码重10N采用1：20杠杆比放大），砝码托作为初载荷，F0=26N。3．精度满足教学实验要求，误差一般在5%左右。五、实验原理如图1所示，CD段为纯弯曲段，其弯矩为a21FM，则mNM6.20，mNM20。根据弯曲理论，梁横截面上各点的正应力增量为：zIyM理（1）式中：y为点到中性轴的距离；Iz为横截面对中性轴z的惯性矩，对于矩形截面，12bhI3z（2）由于CD段是纯弯曲的，纵向各纤维间不挤压，只产生伸长或缩短，所以各点均为单向应力状态。只要测出各点沿纵向的应变增量，即可按胡克定律计算出实际的正应力增量实。E实（3）在CD段任取一截面，沿不同高度贴五片应变片。1片、5片距中性轴z的距离为h/2，2片、4片距中性轴z的距离为h/4，3片就贴在中性轴的位置上。测出各点的应变后，即可按（3）式计算出实际的正应力增量实，并画出正应力实沿截面高度的分布规律图，从而可与（1）式计算出的正应力理论值理进行比较。六、实验步骤1．开电源，使应变仪预热。2．在CD段的大致中间截面处贴五片应变片与轴线平行，各片相距h/4，作为工作片；另在一块与试样相同的材料上贴一片补偿片，放到试样被测截面附近。应变片要采用窄而长的较好，贴片时可把试样取下，贴好片，焊好固定导线，再小心装上。3．调动蝶形螺母，使杠杆尾端翘起一些。4．把工作片和补偿片用导线接到预调平衡箱的相应接线柱上，将预调平衡箱与应变仪联接，接通电源，调平应变仪。5．先挂砝码托，再分四次加砝码，记下每次应变仪测出的各点读数。注意加砝码时要缓慢放手。6．取四次测量的平均增量值作为测量的平均应变，代入（3）式计算可得各点的弯曲正应力，并画出测量的正应力分布图。7．加载过程中，要注意检查各传力零件是否受到卡、别等，受卡、别等应卸载调整。8．实验完毕将载荷卸为零，工具复原，经指导老师检查方可关闭应变仪电源。七、数据处理1．计算弯曲梁截面各点处的理论正应力增量（1）记录测点的位置测点编号12345测点至中性轴的距离y(mm)1470714（2）计算矩形横截面对中性轴z的惯性矩Iz。12bhI3z（3）根据公式直接计算各点的理论正应力增量。zIyM理测点编号12345理论正应力增量(MPa)2.计算弯曲梁截面各点处的实际正应力增量（1）各测点原始数据记录测点初载一次加载二次加载三次加载四次加载1应变仪读数ε0=ε1=ε2=ε3=ε4=2应变仪读数ε0=ε1=ε2=ε3=ε4=3应变仪读数ε0=ε1=ε2=ε3=ε4=4应变仪读数ε0=ε1=ε2=ε3=ε4=5应变仪读数ε0=ε1=ε2=ε3=ε4=（2）各测点应变增量的计算测点一次加载二次加载三次加载四次加载平均值1应变增量Δε1=Δε2=Δε3=Δε4=Δε平=2应变增量Δε1=Δε2=Δε3=Δε4=Δε平=3应变增量Δε1=Δε2=Δε3=Δε4=Δε平=4应变增量Δε1=Δε2=Δε3=Δε4=Δε平=5应变增量Δε1=Δε2=Δε3=Δε4=Δε平=（3）各测点实际正应力增量的计算。E实测点编号12345实际正应力增量(MPa)3．计算各测点理论与实际正应力的误差e%100-e理实理测点编号12345误差e八、实验作业1．说明矩形梁纯弯曲正应力电测实验的原理、实验步骤及注意事项等；2．分别计算各测点的理论和实际弯曲正应力增量，验证弯曲正应力公式的正确性；3．绘制弯曲正应力沿截面高度的分布规律图。