電測(cè)彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)報(bào)告

電測(cè)彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)報(bào)告

姓名______班級(jí)______學(xué)號(hào)______成績(jī)______

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

1、儀器的型號(hào)及名稱(chēng)、、2、量具的名稱(chēng)及精度3、矩形截面梁的基本參數(shù)（見(jiàn)表一）：表一構(gòu)件彈性系數(shù)E截面尺寸（mm）材料（Gpa）高度h寬度b

支座與作用點(diǎn)的距離（mm）三、實(shí)驗(yàn)原理及裝置：

四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果（見(jiàn)表二）：五、問(wèn)答題

1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)測(cè)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值的誤差的原因？

（△σ實(shí)-△σ理）*100%/△σ理

2、繪制實(shí)測(cè)應(yīng)力分布圖和理論應(yīng)力分布圖。

表二

應(yīng)變片離中性軸距離yi計(jì)算結(jié)果應(yīng)變儀讀數(shù)(10-6)με載荷12345（kgf）次1、計(jì)算實(shí)測(cè)應(yīng)力值數(shù)讀增讀增讀增讀增讀增P△P數(shù)量數(shù)量數(shù)量數(shù)量數(shù)量Mpa）增量平均值△ε(10-6)με實(shí)驗(yàn)值△σ實(shí)=E△ε（Mpa）理論值△σ理=6a△py/bh32、計(jì)算理論應(yīng)力值（Mpa））

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實(shí)驗(yàn)四：彎曲正應(yīng)力電測(cè)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵��?/p>

1．學(xué)習(xí)使用應(yīng)變片和電阻應(yīng)變儀測(cè)定靜態(tài)應(yīng)力的基本原理和方法。2．用電測(cè)法測(cè)定純彎曲鋼梁橫截面不同位置的正應(yīng)力。

3．繪制正應(yīng)力沿其橫截面高度的的分布圖，觀察正應(yīng)變（正應(yīng)力）分布規(guī)律，驗(yàn)證純彎曲梁的正應(yīng)力計(jì)算公式。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器和試件

1.CLDS-201*型材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)。2.YJZ8型智能數(shù)字靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3.LY5型拉力傳感器。4.直尺和游標(biāo)卡尺。

三、實(shí)驗(yàn)原理和方法

（1）理論公式：

本實(shí)驗(yàn)的測(cè)試對(duì)象為低碳鋼制矩形截面簡(jiǎn)支梁，實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖4-1所示，加載方式如圖4-2所示。

圖4-1圖4-2

由材料力學(xué)可知，鋼梁中段將產(chǎn)生純彎曲，其彎矩大小為

MPc（1）2橫截面上彎曲正應(yīng)力公式為My（2）IZ式中y為被測(cè)點(diǎn)到中性軸z的距離，Iz為梁截面對(duì)z軸的慣性矩。

bh3（3）IZ12

橫截面上各點(diǎn)正應(yīng)力沿截面高度按線性規(guī)律變化，沿截面寬度均勻分布，中性軸上各點(diǎn)的正應(yīng)力為零。截面的上、下邊緣上各點(diǎn)正應(yīng)力為最大，最大值為maxM。

W（2）實(shí)測(cè)公式：

實(shí)驗(yàn)采用螺旋推進(jìn)和機(jī)械加載方法，可以連續(xù)加載，荷載大小可由電子測(cè)力儀讀出。當(dāng)增加壓力P時(shí)，梁的四個(gè)點(diǎn)受力分別增加作用力P/2，如圖4-2所示。

為了測(cè)量梁純彎曲時(shí)橫截面上應(yīng)變分布規(guī)律，在梁的純彎曲段側(cè)面布置了5片應(yīng)變片，如4-2所示，各應(yīng)變片的粘貼高度見(jiàn)梁上各點(diǎn)標(biāo)注。此外，在梁的上表面沿橫向粘貼了第6片應(yīng)變片，用以測(cè)定材料的泊松比；在梁的端部上表面零應(yīng)力處粘貼了第7片溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，可對(duì)以上各應(yīng)變片進(jìn)行溫度補(bǔ)償。在彈性范圍內(nèi)，如果測(cè)得純彎曲梁在純彎曲時(shí)沿橫截面高度上的軸向應(yīng)變，則由單向應(yīng)力狀態(tài)的胡克定律，即：

E（4）由上式可求出各點(diǎn)處的應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值。將應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值E與理論值驗(yàn)證彎曲正應(yīng)力公式。

如果測(cè)得應(yīng)變片4和6的應(yīng)變滿(mǎn)足

My進(jìn)行比較，以IZ6/4

則證明梁彎曲時(shí)近似為單向應(yīng)力狀態(tài)，即梁的縱向纖維間無(wú)擠壓的假設(shè)成立。實(shí)驗(yàn)采用增量法。每增加等量載荷ΔP，測(cè)得各點(diǎn)相應(yīng)得應(yīng)變?cè)隽繉?shí)一次。因每次ΔP相同，故實(shí)應(yīng)是基本上按比例增加。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.用游標(biāo)卡尺和直尺分別測(cè)量矩形截面梁的寬度b、高度h以及載荷作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離a，并記入實(shí)驗(yàn)記錄表中。注意兩端a值應(yīng)相等，可通過(guò)移動(dòng)兩根拉桿的位置來(lái)保證。

2.將1到5點(diǎn)測(cè)量應(yīng)變片以1/4橋分別接入電阻應(yīng)變儀的任意5個(gè)通道的A、B點(diǎn)之間（若考慮溫度補(bǔ)償，則須將儀器后面板B、C1端子的標(biāo)準(zhǔn)120電阻去掉，再將溫度補(bǔ)償片接入該處），將拉力傳感器的四根輸出線與電阻應(yīng)變儀的任意通道的A、B、C、D端對(duì)應(yīng)連接（全橋測(cè)量），將應(yīng)變儀的通訊電纜與PC機(jī)的COM口連接，注意檢查各接點(diǎn)連接是否可靠。

3．打開(kāi)PC機(jī)及應(yīng)變儀的電源，預(yù)熱后設(shè)置各通道參數(shù)（通道使用與否、橋型、靈敏度系數(shù)、被測(cè)物理量量綱），參數(shù)設(shè)置有兩種方法：一是由應(yīng)變儀鍵盤(pán)設(shè)定，二是由PC機(jī)安裝的測(cè)試軟件用通信方式設(shè)定，建議采用第二種方法設(shè)定參數(shù)，這樣比較簡(jiǎn)單快捷。具體設(shè)定方法請(qǐng)參閱附錄的相關(guān)儀器使用說(shuō)明書(shū)。注意不使用的通道應(yīng)設(shè)置成0，測(cè)載荷的通道量綱選KN。

4．轉(zhuǎn)動(dòng)手輪將載荷卸到零，然后對(duì)各通道進(jìn)行手動(dòng)平衡調(diào)零，即調(diào)節(jié)各通道平衡電位器使顯示為零（其中3點(diǎn)精確到1，其他點(diǎn)精確到2，測(cè)載荷的通道零位誤差應(yīng)不超過(guò)0.01KN）。最后再進(jìn)行一次自動(dòng)平衡。注意平衡調(diào)節(jié)需耐心細(xì)致，由于顯示與調(diào)節(jié)之間有一定的滯后，故每次調(diào)節(jié)電位器時(shí)要稍有間隔。

5．將自動(dòng)平衡后各通道的零位誤差值用PC機(jī)的測(cè)試軟件接收到各通道的初始值處，即：使應(yīng)變儀處于通訊狀態(tài)，然后在PC機(jī)測(cè)試軟件的參數(shù)設(shè)置界面下，點(diǎn)擊“接收參數(shù)”按鈕即可。

6．在PC機(jī)測(cè)試軟件應(yīng)力應(yīng)變曲線的界面下,選Y軸為測(cè)載荷的通道號(hào)，選X軸為測(cè)某點(diǎn)（3點(diǎn)除外）應(yīng)變的通道號(hào)，然后點(diǎn)擊“開(kāi)始接收”按鈕，同時(shí)按一下應(yīng)變儀側(cè)的“執(zhí)行”鍵，以開(kāi)始被測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣。此時(shí)即可轉(zhuǎn)動(dòng)手輪對(duì)梁進(jìn)行分級(jí)加載。加載時(shí)應(yīng)注意觀察應(yīng)變儀的顯示屏，在02.5KN之間分五次加載，每次遞增0.5KN；由于應(yīng)變儀各通道的采樣不是同時(shí)工作，而是采用分時(shí)掃描方式，每個(gè)通道的工作時(shí)間只有約2秒，因此要求每次加載時(shí)的速度要快，且必須掃描到載荷的通道（由應(yīng)變儀顯示燈可觀察到）時(shí)才加載，這樣才能使軟件顯示的應(yīng)力應(yīng)變曲線接近于一條直線；由于載荷達(dá)到穩(wěn)態(tài)與軟件采集速度之間存在相對(duì)滯后，因此每次加載的時(shí)間間隔不應(yīng)小于兩個(gè)循環(huán)掃描周期。加載到2.5KN后再分級(jí)（每次遞減0.5KN）卸載到0。加載和卸載過(guò)程重復(fù)一至兩次。

7．將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)力應(yīng)變曲線保存成文檔（保存前須先停止接收數(shù)據(jù)），以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意避免接觸或接近應(yīng)變片及其連接導(dǎo)線，不要改變連接導(dǎo)線的走向，以避免導(dǎo)線分布電容的變化對(duì)儀器穩(wěn)定性的影響。

五、注意事項(xiàng)

認(rèn)真觀察、調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置，確保兩側(cè)橫力彎曲段長(zhǎng)度相等。

六、思考題

1．尺寸、加載方式完全相同的鋼梁和木梁，如果與中性層等距離處纖維的應(yīng)變相等，問(wèn)兩梁相應(yīng)位置的應(yīng)力是否相等，載荷是否相等?

2．采用等增量加載法的目的是什么?

3．沿梁截面高度，應(yīng)變?cè)鯓臃植迹侩S載荷逐級(jí)增加，應(yīng)變分布按什么規(guī)律變化？中性軸在橫截面的什么位置？

七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理

1．按實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)求出各點(diǎn)的應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值，并計(jì)算各點(diǎn)的應(yīng)力理論值，計(jì)算相對(duì)誤差。對(duì)每一測(cè)點(diǎn)求出應(yīng)變?cè)隽康钠骄��?/p>

實(shí)由（4）式可知

ni（5）

實(shí)E實(shí)（6）由（2）式可知，與載荷增量ΔP相應(yīng)的應(yīng)力增量理論值為

理MMy（7）IZPc（8）2對(duì)每一測(cè)點(diǎn)，列表比較理與實(shí)，并計(jì)算相對(duì)誤差

e理實(shí)理100%（9）

2．按同一比例分別畫(huà)出各點(diǎn)應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)值和理論值沿截面高度的分布曲線，將兩者進(jìn)行比較，如果兩者接近，說(shuō)明彎曲正應(yīng)力的理論分析是可行的。

3．若計(jì)算6/4，則說(shuō)明梁為單向應(yīng)力狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)算處理見(jiàn)下表，表中載荷的平均增量F=0.5KN，相應(yīng)各點(diǎn)的應(yīng)變平均增量為i，由于每次加載或卸載時(shí)的增量大小難以準(zhǔn)確掌握，因此載荷以及各相應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)變值可根據(jù)實(shí)際加載曲線按分段線性插值計(jì)算的方法計(jì)算出平均增量值。

材料彈性模量：E210GPa梁的尺寸：amm，bmm，hmm應(yīng)變/1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)載荷/kN讀數(shù)F增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量1實(shí)E/MPa2345理My/MPaIz理實(shí)誤差=%理

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