電測彎曲正應(yīng)力實驗報告

電測彎曲正應(yīng)力實驗報告

姓名______班級______學(xué)號______成績______

一、實驗?zāi)康模?/p>

二、實驗設(shè)備：

1、儀器的型號及名稱、、2、量具的名稱及精度3、矩形截面梁的基本參數(shù)（見表一）：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

支座與作用點的距離（mm）三、實驗原理及裝置：

四、實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果（見表二）：五、問答題

1、根據(jù)實驗結(jié)果分析實測應(yīng)力值與理論應(yīng)力值的誤差的原因？

（△σ實-△σ理）*100%/△σ理

2、繪制實測應(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計算結(jié)果應(yīng)變儀讀數(shù)(10-6)με載荷12345（kgf）次1、計算實測應(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實驗值△σ實=E△ε（Mpa）理論值△σ理=6a△py/bh32、計算理論應(yīng)力值（Mpa））

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實驗四：彎曲正應(yīng)力電測實驗

一、實驗?zāi)康暮鸵��?/p>

1．學(xué)習(xí)使用應(yīng)變片和電阻應(yīng)變儀測定靜態(tài)應(yīng)力的基本原理和方法。2．用電測法測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，驗證純彎曲梁的正應(yīng)力計算公式。

二、實驗設(shè)備、儀器和試件

1.CLDS-201*型材料力學(xué)多功能實驗臺。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.直尺和游標卡尺。

三、實驗原理和方法

（1）理論公式：

本實驗的測試對象為低碳鋼制矩形截面簡支梁，實驗臺如圖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為被測點到中性軸z的距離，Iz為梁截面對z軸的慣性矩。

bh3（3）IZ12

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

W（2）實測公式：

實驗采用螺旋推進和機械加載方法，可以連續(xù)加載，荷載大小可由電子測力儀讀出。當增加壓力P時，梁的四個點受力分別增加作用力P/2，如圖4-2所示。

為了測量梁純彎曲時橫截面上應(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)變片的粘貼高度見梁上各點標注。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片溫度補償應(yīng)變片，可對以上各應(yīng)變片進行溫度補償。在彈性范圍內(nèi)，如果測得純彎曲梁在純彎曲時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）由上式可求出各點處的應(yīng)力實驗值。將應(yīng)力實驗值E與理論值驗證彎曲正應(yīng)力公式。

如果測得應(yīng)變片4和6的應(yīng)變滿足

My進行比較，以IZ6/4

則證明梁彎曲時近似為單向應(yīng)力狀態(tài)，即梁的縱向纖維間無擠壓的假設(shè)成立。實驗采用增量法。每增加等量載荷ΔP，測得各點相應(yīng)得應(yīng)變增量實一次。因每次ΔP相同，故實應(yīng)是基本上按比例增加。

四、實驗步驟

1.用游標卡尺和直尺分別測量矩形截面梁的寬度b、高度h以及載荷作用點到支點的距離a，并記入實驗記錄表中。注意兩端a值應(yīng)相等，可通過移動兩根拉桿的位置來保證。

2.將1到5點測量應(yīng)變片以1/4橋分別接入電阻應(yīng)變儀的任意5個通道的A、B點之間（若考慮溫度補償，則須將儀器后面板B、C1端子的標準120電阻去掉，再將溫度補償片接入該處），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端對應(yīng)連接（全橋測量），將應(yīng)變儀的通訊電纜與PC機的COM口連接，注意檢查各接點連接是否可靠。

3．打開PC機及應(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)變儀鍵盤設(shè)定，二是由PC機安裝的測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)，這樣比較簡單快捷。具體設(shè)定方法請參閱附錄的相關(guān)儀器使用說明書。注意不使用的通道應(yīng)設(shè)置成0，測載荷的通道量綱選KN。

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

5．將自動平衡后各通道的零位誤差值用PC機的測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機測試軟件的參數(shù)設(shè)置界面下，點擊“接收參數(shù)”按鈕即可。

6．在PC機測試軟件應(yīng)力應(yīng)變曲線的界面下,選Y軸為測載荷的通道號，選X軸為測某點（3點除外）應(yīng)變的通道號，然后點擊“開始接收”按鈕，同時按一下應(yīng)變儀側(cè)的“執(zhí)行”鍵，以開始被測信號的實時采樣。此時即可轉(zhuǎn)動手輪對梁進行分級加載。加載時應(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工作，而是采用分時掃描方式，每個通道的工作時間只有約2秒，因此要求每次加載時的速度要快，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；由于載荷達到穩(wěn)態(tài)與軟件采集速度之間存在相對滯后，因此每次加載的時間間隔不應(yīng)小于兩個循環(huán)掃描周期。加載到2.5KN后再分級（每次遞減0.5KN）卸載到0。加載和卸載過程重復(fù)一至兩次。

7．將實驗數(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)），以便進行數(shù)據(jù)處理和編寫實驗報告。實驗過程中應(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儀器穩(wěn)定性的影響。

五、注意事項

認真觀察、調(diào)整實驗裝置，確保兩側(cè)橫力彎曲段長度相等。

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)變怎樣分布？隨載荷逐級增加，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、實驗數(shù)據(jù)及處理

1．按實驗記錄數(shù)據(jù)求出各點的應(yīng)力實驗值，并計算各點的應(yīng)力理論值，計算相對誤差。對每一測點求出應(yīng)變增量的平均值

實由（4）式可知

ni（5）

實E實（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對每一測點，列表比較理與實，并計算相對誤差

e理實理100%（9）

2．按同一比例分別畫出各點應(yīng)力的實驗值和理論值沿截面高度的分布曲線，將兩者進行比較，如果兩者接近，說明彎曲正應(yīng)力的理論分析是可行的。

3．若計算6/4，則說明梁為單向應(yīng)力狀態(tài)。

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

材料彈性模量：E210GPa梁的尺寸：amm，bmm，hmm應(yīng)變/1點2點3點4點5點載荷/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E/MPa2345理My/MPaIz理實誤差=%理

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