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1、纯弯曲正应力分布规律实验一实验目的1. 用电测法测定梁纯弯曲时沿其横截面高度的正应变（正应力）分布规律；2. 验证纯弯曲梁的正应力计算公式。二实验仪器和设备1弯曲梁实验装置一台；2 YJR-5 静态数字应变仪；3温度补偿块一块。三实验原理和方法弯曲梁实验装置见图1，它由弯曲梁1 、定位板2、支座3、试验机架4、加载系统5、两端带万向接头的加载杆6、加载压头（包括钢珠） 7、加载横梁8、载荷传感器9 和测力仪10 等组成。弯曲梁的材料为钢，其弹性模量E=200GN/m2 ，泊松比0.29 。旋转手轮，则梁的中间段承受纯弯曲。根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到纯弯曲正应力计算公式为M图
2、1yI Z式中 M 为弯矩； I Z 为横截面对中性轴的惯性矩；y 为所求应力点至中性轴的距离。由上式可知，沿横截面高度正应力按线性规律变化。实验时，通过旋转手轮，带动蜗轮丝杆运动而改变纯弯曲梁上的受力大小。该装置的加载系统可对纯弯曲梁连续加、卸载，纯弯曲梁上受力的大小通过拉压传感器由测力仪直接显示。当增加力P 时，通过两根加载杆，使得距梁两端支座各为c 处分别增加作用力P/2，如图2 所示。图 2在梁的纯弯曲段内，沿梁的横截面高度已粘贴一组应变片1 7 号，应变片粘贴位置见图3 所示。另外，8 号应变片粘贴在梁的下表面与7 号应变片垂直的方向上（在梁的背面相同的位置另有一组应变片1* 8*
3、）。当梁受载后，可由应变仪测得每片应变片的应变，即得到实测的沿梁横截面高度的应变分布规律，由单向应力状态下的虎1克定律公式E，可求出实验应力值。实验应力值与理论应力值进行比较，以验证纯弯曲梁的正应力计算公式。若实验测得应变片7 号和 8 号的应变 7 和 8 满足8 则证明梁弯曲时近似为单向7状态，即梁的纵向纤维间无挤压的假设成立。图 3四实验步骤注意：本装置同时供给两组同学实验，一组用1 8 号应变片，另一组用 1* 8*应变片，实验加载时请两组同学协调好。1纯弯曲梁有关尺寸：弯曲梁截面宽度b=20mm,高度h=40mm,载荷作用点到梁支点距离c=150mm。2 接通测力仪电源, 将测力仪开
4、关置开。3 本实验用YJR-5电阻应变仪，YJR-5 电阻应变仪面板见图4。按下电源开关（其余量程、标定开关、调幅电位器都不要动）把测量通道选择旋钮旋在0 位置上。4本实验采用公共接线法，即梁上应变片已按公共线接法引出9 根导线，其中一根特殊颜色导线为公共线。将应变片公共引线接至应变仪背面（应变仪背面见图5）B 点的任一通道上，其它按相应序号接至A 点各通道上； D 1、 D2 、D 3 已用短接片短接，公共补偿片接在D1、D2、D3 短接片下面的B、 C 上。5 YJR-5 应变仪灵敏系数K 仪 =2.00 ，应变片灵敏系数K=2.17 。6实验：a 本实验取初始载荷P0=0.5 KN（ 5
5、00 N），Pmax =4.5 KN（ 4500 N），P=1KN（ 1000N），共分四次加载；b 加初始载荷0.5KN（ 500 N）后，通过选择旋钮，切换测量通道，记录各测量通道初始读数应变（该读数应变实际包含了测量电桥的初始不平衡和初始载荷作用下产生的应变）；c 逐级加载，记录各级载荷作用下各测量通道的读数应变。2五实验结果的处理1 本实验实测应变应为读数应变按K 仪d 修正后的应变。K2根据实验数据计算各点增量的平均应变，求出各点的实验应力值，并计算出各点的理论应力值；计算实验应力值与理论应力值的相对误差。3按同一比例分别画出各点应力的实验值和理论值沿横截面高度的分布曲线，将两者进行
6、比较，如果两者接近，说明纯弯曲梁的正应力计算公式成立。4 计算8值，若8，则说明梁的纯弯曲段内为单向应力状态。77实验记录和计算可参考表一、表二和表三。六思考题1 比较应变片6 和 7（或应变片4 和 5）的应变值，可得到什么结论？2 本实验中对应变片的栅长尺寸有无要求？为什么？3 设应变片的灵敏系数K 为 2.24 ，应变仪的灵敏系数K 仪 为 2.12 ，已知读数应变分别为290， 218， 145，问实测应变为多少？表一17 号应变片至中性层的距离(mm)Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y73表二应变片序号12345678载荷P? P? ? ? ? ? ? ? ? (KN)(KN)( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( ) ( )( )( )( )( )?均( )表三应变片号1234567实验应力值(MN/m 2 )理论应力值(MN/m 2 )误差 (%)4
