实验五----直梁弯曲实验----实验报告

实验五直梁弯曲实验一、实验目的：1.用电测法测定纯弯时梁横截面上的正应变分布规律，并与理论计算结果进行比较。2.用电测法测定三点弯梁某一横截面上的正应变分布与最大切应变，并与理论计算结果进行比较。3．学习电测法的多点测量。二、实验设备：1.微机控制电子万能试验机；2.电阻应变仪；三、实验试件：本实验所用试件为两种梁：一种为实心中碳钢矩形截面梁，其横截面设计尺寸为h×b=(50×28)mm2；另一种为空心中碳钢矩形截面梁，其横截面设计尺寸为h×b=(50×30)mm2，壁厚t=2mm。材料的屈服极限MPas360，弹性模量E=210GPa，泊松比=0.28。北京航空航天大学、材料力学、实验报告实验名称：学号姓名同组实验时间：2010年12月1日试件编号试验机编号计算机编号应变仪编号百分表编号成绩实验地点：主楼南翼116室11111教师年月日图一实验装置图（纯弯曲）图二实验装置图（三点弯）四.实验原理及方法：在比例极限内，根据平面假设和单向受力假设，梁横截面上的正应变为线性分布，距中性层为y处的纵向正应变和横向正应变为：()()ZZMyyEIMyyEI（1）距中性层为y处的纵向正应力为：()()zMyyEyI（2）对于三点弯梁，梁横截面上还存在弯曲切应力：()()SzzFSyI（3）并且，在梁的中性层上存在最大弯曲切应力，对于实心矩形截面梁：max32SFA（4）对于空心矩形截面梁：22max[((2)(2)]16SzFbhbthtIt（5）由于在梁的中性层处，微体受纯剪切受力状态，因此有：maxmaxG（6）实验时，可根据中性层处045方向的正应变测得最大切应变：000045454545max22)(（7）本实验采用重复加载法，多次测量在一级载荷增量M作用下，产生的应变增量、’和FFFaaaa2a图三纯弯梁受力简图（a=90mm）图四三点弯梁受力简图（a=90mm）max。于是式（1）、式（2）和式（7）分别变为：0000max45454545()()()()22ZZZMyyEIMyyEIMyyI（8）（9）在本实验中，/2MPa（10）最后，取多次测量的平均值作为实验结果：111,max1max()()()()()()NnnNnnNnnNnnyyNyyNyyNN（11）本实验采用电测法，在梁实验段某一横截面的不同高度（梁的上下表面、中性层及距中性层±10mm、±20mm）处粘贴纵向电阻应变片，在梁的上下表面处粘贴横向应变片，并在梁中性层处沿±450方向粘贴应变片。五、实验步骤1．设计实验所需各类数据表格；2．拟定加载方案；3．试验机准备、试件安装和仪器调整；4．确定组桥方式、接线、设置应变仪参数；5．检查及试车；检查以上步骤完成情况，然后预加一定载荷，再卸载，以检查试验机和应变仪是否处于正常状态。6．进行试验；将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。逐级加载，每增加一级，记录一次相应的应变值。同时检查应变变化是否符合线性。实验至少重复两次，如果数据稳定，重复性好即可。7．数据经检验合格后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。六、试验结果处理测得数据如下：四点弯实心梁应变片编号112211310495786第一次实验+39-48-136+131-106+119-52+66+2-20+2第二次实验+35-40-133+136-103+111-43+470+1+20三点弯实心梁应变片编号112211310495786第一次实验+40-44-153+144-127+117-65+57+16-23+20-3第二次实验+41-36-154+142-128+121-65+59+19-22+24-5由求得:四点弯实心梁应变片编号112211310495786应变平均值+37-44-134.5+133.5-104.5+115-47.5+56.5+1-0.5+1+1三点弯实心梁应变片编号112211310495786应变平均值+40.5-40-153.5+143-127.5+119-65+58+17.5-22.5+22-41.（1）四点弯梁中，由理论计算，有：=0.00588y=5.88y(y取mm单位)=1.23（GPa）y-25-20-100102025理论结果（MPa）-30.75-24.6-12.3012.324.630.75实验中，由得：y-25-20-100102025实验结果（MPa）-28.25-21.95-9.980.2111.8724.1528.04比较结果如图：-25-20-100102025四点弯梁实验值-28.245-21.945-9.9750.2111.86524.1528.035四点弯梁理论值-30.75-24.6-12.3012.324.630.75相对误差8%11%19%4%2%9%（2）三点弯梁中，由理论计算，有：=1.23（GPa）y-25-20-100102025理论结果（MPa）-30.75-24.6-12.3012.324.630.75实验中，由得：y-25-20-100102025实验结果（MPa）-32.235-26.775-13.65-0.8412.1824.9930.03比较结果如图：-25-20-100102025三点弯梁实验值-32.235-26.775-13.65-0.8412.1824.9930.03三点弯梁理论值-30.75-24.6-12.3012.324.630.75相对误差5%9%11%1%2%2%2.计算上下表面的横向应变增量与纵向应变增量之比的绝对值：（1）四点梁：（2）三点梁：3.对比纯弯状态与三点弯状态的实验结果，并分析横截面上剪力对正应变分布的影响。由1中y-图可知：除去实验仪器与操作产生的误差，三点弯梁由于截面上存在剪力，其理论应力与实验值存在较大误差。七.思考题：1.设计本实验的夹具应考虑哪些因素？答：在设计夹具时，应主要考虑减少实验误差。对于上下支持以及施加载荷的部位，应采用圆弧与直线相切的形式，以使载荷以及支反力作用于一条直线上，以便减小实验数据的误差。应选用刚度较大的材料，以减小受载时产生的变形。2．安装试件时应当注意什么问题？答：试件梁应水平摆放，其轴线应与支撑点连线平行，加载端应与试件的1/3处（纯弯梁）或者1/2处（三点弯梁）相切。3.在本次实验中，如何用半桥法测最大弯曲正应变？试画出桥路图。答：如图所示：