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1、纯弯曲梁的正应力测定实验一、实验目的1. 测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律2. 验证纯弯曲梁的正应力计算公式二、实验仪器设备和工具1. 组合实验台中纯弯曲梁实验装置2. XL2118A 系列静态电阻应变仪3. 游标卡尺、钢板尺三、实验原理及方法 在纯弯曲条件下，根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到梁横 截面上任一点的正应力，计算公式为o=M.y/【z式中：M为弯矩；M=Pa/2；Iz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。铰支梁受力变形原理分析简图如图 1 所示。构件A力学简化模型纯弯曲实验装置简图a)Fb)M弯矩：M=F aF=P/2fe.FL. Ill
2、lllHIIhlmc)图 1 纯弯曲梁受力分析简化图为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁 侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片（如图 2）。 实验可采用半桥单臂、公共补偿、多点测量方法 。加载采用增量法，即每增加 等量的载荷AP,测出各点的应变增量Asi实，然后分别取各点应变增量的平均 值依次求出各点的应力增量Aci实=EAsi实（i=l，2, 3, 4, 5）将实测应力值与理论应力值进行比较，以验证弯曲正应力公式。Rk_R2 _R3 _R4回R5图 2 应变片在梁中的位置实验接线方法实验接桥采用 1/4 桥（半桥单臂）方式，应变片与应变仪组桥接线方法如图 3 所示。
3、使用弯曲梁上的应变片 Ri （R1 ，R2，R3，R4，R5 即工作应变片）分 别连接到应变仪测点的 A/B 上，测点上的 B 和 B1 用短路片短接；温度补偿应 变片 Rt 连接到桥路选择端的 A/D 上，桥路选择短接线将 D1/D2 短接，并将所有螺钉旋紧。四、实验步骤1. 设计好本实验所需的各类数据表格。2. 测量矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用点到梁支点距离a及各应 变片到中性层的距离人。见附表13. 拟订加载方案。可先选取适当的初载荷P0=200N,估算Pmax （该实验载0max荷范围 P S2000N）,分 4 级加载（300N, 600N，900N，1200N）。max4.
4、 根据加载方案,调整好实验加载装置。5. 按实验要求接好线,调整好仪器,检查整个测试系统是否处于正常工作 状态。6. 先测量 3#测点的应变以确定实验梁的安装是否符合实验要求,使梁处 于完全不受载状态并平衡 3#测点对应通道电桥。缓慢加载到 1500N 左 右，此时4#测点通道的应变绝对值应该口，若该值不符合要求，应分 别调整加实验梁的左右前后位置,同时观察应变值的变化情况,使应变 值接近于 0。然后卸载至 0，应变值应回到 0，若不是 0，应再重复调 整，直至符合要求。7. 加载。均匀缓慢加载至初载荷P0,记下各点应变的初始读数；然后分 级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的
5、应变值 i实 直到最终载荷。实验至少重复两次。见附表2。8. 作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现 场，将所用器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。五、注意事项1. 测试仪未开机前，一定不要进行加载，以免在实验中损坏试件。2. 实验前一定要设计好实验方案，准确测量实验计算用数据。3. 加载过程中一定要缓慢加载，不可快速进行加载，以免超过预定加载载 荷值，造成测试数据不准确，同时注意不要超过实验方案中预定的最大 载荷，以免损坏试件；该实验最大载荷 2000N。4. 实验结束，一定要先将载荷卸掉，必要时可将加载附件一起卸掉，以免 误操作损坏试件。5. 确认载荷完全卸掉后
6、，关闭仪器电源，整理实验台面。附表1 （试件相关参考数据）应变片至中性层距离（mm）梁的尺寸和有关参数yi-25宽度b = 20 mm-12.5高度h = 50 mm0跨度 L = 450 mm412.5载荷距离a = 150 mm25弹性模量E = 70GPa泊松比卩=0.3惯性矩Iz=bh3/12附表2（实验数据）载荷（P-N）测量值（陆）y1 =-25生=-12.5y3 =0y =12.5y5=25通道通道通道通道通道读数增量读数增 量增 量增 量增 量增 量0050050032321000500663415005009832200050013335平均值A i实Z/六、实验结果处理根据
7、测得的各点应变，计算相应的应力实验值。再计算各点应力理论值。 然后计算它们之间的相对误差。1. 实验值计算根据测得的各点应变值气实求出应变增量平均值A*宀，代入胡克定律计算 i 实i 实各点的实验应力值，因1圧=10-68,所以各点实验应力计算：A o = Ex X10 6( i=1,2,3,4,5)i实i实2. 理论值计算载荷增量 AP=N弯距增量AM=APa/2=Nm各点理论值计算： i 理=MM(i=1,2,3,4,5)3. 实验值与理论值的比较测点Ai 理=AMy/iz (MPa)A o = E xx10 6i实i实(MPa)5 二相对误差Aq -Aq理实x 100%Aq理y1 =-25出=-1253 =0头=12.5花=25七、思考题1影响实验结果的主要因素有哪些?2. 弯曲正应力的大小是否受材料弹性模量E的影响?
