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1、实验三 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）分布规律并与理论值进行比较；2验证纯弯曲梁的正应力计算公式；3掌握运用电阻应变仪测量应变的方法。二、实验仪器和设备1多功能组合实验装置一台或弯曲梁试验装置； 2TS3860型静态数字应变仪一台；3纯弯曲实验梁一根；4温度补偿块一块；5游标卡尺 3-1 多功能组合实验装置 3-2弯曲梁试验装置 1弯曲梁 2铸铁架 3支架 4加载杆 5加载螺杆系统 6载荷传感器 7和8组成电子秤三、实验原理和方法弯曲梁的材料为钢，其弹性模量E200GN/m2，泊松比0.29。用手转动实验装置上面的加力手轮，使四点弯
2、上压头压住实验梁，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： （3-2） 式中：M为弯矩；Ix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。实验时采用螺旋推进和机械加载方法，可以连续加载，载荷大小由带拉压传感器的电子测力仪读出。当增加压力P时，梁的四个受力点处分别增加作用力P2，如图3-3所示。为了测量梁纯弯曲时横截面上应变分布规律，在梁纯弯曲段的侧面各点沿轴线方向布置了7片应变片（见图3-3）（对多功能组合装置：b18.3mm；h38mm；c133.5mm），各应变片的粘贴高度见弯曲梁上
3、各点的标注。此外，在梁的下表面沿横向粘贴了应变片8#。如果测得纯弯曲梁在纯弯曲时沿横截面高度各点的轴向应变，则由单向应力状态的胡克定律公式sEe，可求出各点处的应力实验值。将应力实验值与应力理论值进行比较，以验证弯曲正应力公式。若由实验测得应变片7#和8#的应变7，和8满足则证明梁弯曲时近似为单向应力状态，即梁的纵向纤维间无挤压的假设成立。图3-3弯曲梁布片图四、实验步骤1检查或测量（弯曲梁试验装置）矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用点到梁支点距离c，及各应变片到中性层的距离yi。2检查压力传感器的引出线和电子秤的连接是否良好，接通电子秤的电源线。检查应变仪的工作状态是否良好。然后把梁上的应
4、变片按序号接在应变仪上的各不同通道的接线柱A、B上，公共温度补偿片接在接线柱B、C上。相应电桥的接线柱B需用短接片连接起来，而各接线柱C之间不必用短接片连接，因其内部本来就是相通的。因为采用半桥接线法，故应变仪应处于半桥测量状态，应变仪的操作步骤见应变仪的使用说明书。3根据梁的材料、尺寸和受力形式，估计实验时的初始载荷P0（一般按P00.1sS确定）、最大载荷Pmax（一般按Pmax0.7sS确定）和分级载荷P（一般按加载46级考虑）。对多功能组合实验装置（图3-1）：取P020Kg，P40Kg， Pmax180Kg，分四次加载。对弯曲梁实验装置（图3-2），本实验中取P050 Kg，P100
5、Kg，Pmax45Kg，分四次加载。实验时逐级加载，并记录各应变片在各级载荷作用下的读数应变。4卸去载荷，应变仪和电子秤复位五、实验结果的处理1算出每增加P时，各测点处平均应变增量实。2算出，3利用公式=算出各测点处的理论应力增量理。4利用公式计算相对误差。5将各点的实和理按相同比例绘在方格纸上，并分别连出横截面正应力实验分布曲线和理论分布曲线，将二图加以比较验证理论公式。6计算87值，若87，则说明纯弯曲梁为单向应力状态。实验记录和计算数据表格可参考表3-1、表3-2和表3-3。六、思考题1比较应变片6#和7#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如试验测得结果与理论计算结果不符合，分析误差原因。9
