梁的弯曲正应力实验.pdf

1 梁的弯曲正应力实验梁弯曲变形时,其横截面上会产生弯曲正应力和弯曲切应力,测定梁横截面上弯曲正应力分布规律,了解约束对梁弯曲正应力的影响,使学生对弯曲理论有进一步的了解。直梁(单一材料矩形截面梁,俗称直梁)和组合梁(如叠梁、楔块梁和夹层梁)均可作为弯曲正应力实验试样,而叠梁、楔块梁和夹层梁又均可以是几种不同材料的组合。它们的测试原理、实验方法基本相同,仅组合截面上应力分布规律不一样而已。学生可自己选择其中一种试样完成梁的弯曲正应力实验。本节结合直梁和夹层梁、叠梁叙述其测试原理和实验方法。一、实验目的 。 ,将实测值与理论计算值进行比较。二、仪器、设备 1. 力学试验台。 2. 静态应变仪。 3. 辅助工具和量具。三、实验原理与方法 直梁和组合梁的结构、尺寸和加载方式如图 ( a ) 、( b ) 、( c ) 、( d)所示。图 ( a ) 为直梁,二端铰支,四点弯曲加载;图 ( b)为夹层梁,二端铰支,四点弯曲加载;图 ( c )为叠梁,二端铰支,三点弯曲加载;图 ( d)为悬臂叠梁,在自由端加载。直梁可采用铝合金或 45 号钢制成。在梁指定截面的梁侧面上, 沿与梁轴线平行的中性层、±h/6 和±h/3 处共贴有五枚应变片;上下表面各布置了两枚应变片,以检查载荷是否偏斜,及用于各种组桥方式测定最大应变值。夹层梁上、下层是 45 号钢板,厚度相同,中层是铝合金板,三层用螺栓联结,锥销定位。在梁指定截面的上、下表面各粘贴两枚应变片,一个侧面上等间距地粘贴五枚应变片。 2 ( a ) 直梁(矩形截面)实验装置加载器上的压锟 F F ?+ 副梁 aa c 8 3 5 b h 支承锟 4 2 1 6 7 9 参考尺寸: a=155mm b=18mm L=400mm (c) 叠梁实验装置( 三点弯曲加载) a L a L 加载器上的压锟 F F ?+ 支承锟 8 3 4 6 7 b b 5 b 1 2 9 10 加载器上的压锟 F F ?+ 0 副梁 aa c 1 2 98 3 4 5 6 7 st Al st b b 2 b 2 b 支承锟参考尺寸: a=130mm b=18mm C=140mm ( b ) 夹层梁实验装置(四点弯曲加载) 3 叠梁上、下梁可以是同一材料,亦可以是不同材料,可任意组合。图示是由 45 号钢和 LY 12 CZ 铝合金叠合而成的组合梁,截面为正方形。加载方式分别为三点弯曲加载(图 ) 和在自由端加载(图 )。在梁的指定截面位置粘贴有十枚应变片,其中:上梁顶面和下梁底面分别布置二枚应变片,上、下梁侧面均等间距地粘贴三枚应变片。由于夹层梁和叠梁测点分布在钢和铝合金两种材料上,因此,温度补偿片应有两片,它们分别粘贴在钢和铝合金试块上。当梁在载荷作用下发生弯曲变形时,工作片的电阻值将随着梁的变形而发生变化,通过电阻应变仪可以分别测量出各对应点的实际应变值实ε。然后根据胡克定律,计算出相应点的应力值: 实实εσ E = 式中, E 为梁材料的弹性模量。梁弯曲变形时,梁纯弯曲段横截面上的正应力理论计算公式为: z M y I σ= 式中: M 、 I z 分别