1基本加載試驗方案要點

1、圖一實驗裝置簡 圖中碳鋼矩形截面梁， 二=360MPa, E=210GPa=圖二實驗裝置圖實驗一梁變形實驗（1）簡支梁實驗（2）懸臂梁實驗預習要求：1、預習百分表的使用方法；2、預習梁的撓度和轉角的理論公式。3、設計本實驗所需數(shù)據(jù)記錄表格。（1）簡支梁實驗一、實驗目的：1、簡支梁在跨度中點承受集中載荷 P,測定梁最大撓度和支點處轉角，并與 理論值比較；2、驗證位移互等定理；3、 測定簡支梁跨度中點受載時的撓曲線（測量數(shù)據(jù)點不少于7個）。二、實驗設備：1、簡支梁及支座；2、百分表和磁性表座；3、砝碼、砝碼盤和掛鉤;4、游標卡尺和鋼卷尺。三、試件及實驗裝置：四、實驗原理和方法：1簡支梁在跨度中點承

2、受集中載荷 P時，跨度中點處的撓度最大;2、 梁小變形時，簡支梁某點處的轉角：-tg a3、驗證位移互等定理：f 1F1! 2十* - 1 1F2入/ 一 - lr/777/圖三位移互等定理示對于線彈性體，F(xiàn)i在F2引意圖的位移12上所作之功，等于F2在Fi引起的位移 21上所作之功，即：F1 - 12 - F2 - 21 （ 1） 若F1=F2，則有:-1 = - 21 （ 2）上式說明：當F1與F2數(shù)值相等時，F(xiàn)2在點1沿F1方向引起的位移12,等于F1在點2沿F2方向引起的位移 21。此定理稱為位移互等定理。為了盡可能減小實驗誤差，本實驗采用重復加載法，要求重復加載次數(shù)n4。取初載荷Po

3、=（Q+1）Kgf（Q為砝碼盤和砝碼鉤的總重量）， P=1.5Kgf,為 了防止加力點位置變動，在重復加載過程中，最好始終有 0.5Kgf的砝碼保留在 砝碼盤上。六、試驗結果處理1、取幾組實驗數(shù)據(jù)中最好的一組進行處理；2、計算最大撓度和支點處轉角的實驗值與理論值之間的誤差；3、驗證位移互等定理；4、在坐標紙上，在x f坐標系下描出實驗點，然后擬合成光滑曲線。七、思考題：1、若需測簡支梁跨度中任意截面處的轉角，其實驗裝置如何？2、驗證位移互等定理時，是否可在梁上任選兩點進行測量？3、在測定梁撓曲線時，如果要求百分表不能移動，能否測出撓度曲線？怎 樣測？4、可否利用該實驗裝置測材料的彈性模量 ？(

4、2)懸臂梁實驗一. 實驗目的：利用貼有應變片的懸臂梁裝置，確定金屬塊的質量。二. 實驗設備：1. 懸臂梁支座；2. 電阻應變儀；3. 砝碼兩個，金屬塊一個，砝碼盤和掛鉤。4. 游標卡尺和鋼卷尺。三. 實驗試件及裝置：中碳鋼矩形截面梁，屈服極限 s=360MPa彈性模量E=210GPa.l mg/zyyra!Rb圖一 實驗裝置示意圖四. 實驗原理和方法：細長梁受載時，A B截面上的最大彎曲正應變表達式為:-maxME Wz(1)A B截面上的彎矩的表達式為:M = mg l(2)為了盡可能減小距離l的測量誤差，實驗時，分別在1位置和2位置加載，測出A B截面上的最大縱向正應變(見圖二)，它們的差

5、為:max1max 2E Wz由式（3）導出金屬塊重量mg的計算公式為:E ： ; Wzmg i -I 12在某一橫截面的上下表面A點和B點分別沿縱向粘貼電阻應變片加載方案采用重復加載，要求重復加載次數(shù) n4。 P = mg 。/RbIl2圖二實驗測試示意圖五. 思考題：1. 如果要求只用梁的A點或B點上的電阻應變片，如何測量？2. 如果要求梁A點和B點上的電阻應變片同時使用，如何測量？3. 比較以上兩種方法，分析哪種方法實驗結果更精確？4. 如果懸臂梁因條件所限只能在自由端端點處安裝百分表，如何測得懸臂梁自由 端受載時的撓曲線。（要求測量點不少于5點）實驗二彎扭組合試驗預習要求:1 復習材料

6、力學彎扭組合變形及應力應變分析的有關章節(jié)；2. 分析彎扭組合變形的圓軸表面上一點的應力狀態(tài)；3. 推導圓軸某一截面彎矩 M的計算公式，確定測量彎矩 M的實驗方案，并畫出 組橋方式；4. 推導圓軸某一截面扭矩T的計算公式，確定測量扭矩T的實驗方案，并畫出 組橋方式；實驗目的1. 用電測法測定平面應力狀態(tài)下一點處的主應力大小和主平面的方位角;2. 測定圓軸上貼有應變片截面上的彎矩和扭矩；3. 學習電阻應變花的應用。*.實驗設備和儀器1.2.3.微機控制電子萬能試驗機； 電阻應變儀；游標卡尺。*-.試驗試件及裝置彎扭組合實驗裝置如圖一所示?？招膱A軸試件直徑Do = 42mm,壁厚t=3mm，li=2

7、00mm, b=240mm （如圖二所示）;中碳鋼材料屈服極限二s二360MPa,彈性模量E = 206GPa,泊松比卩=0.28。圖一實驗裝置圖四.實驗原理和方法1、測定平面應力狀態(tài)下一點處的主應力大小和主平面的 方位角；圓軸試件的一端固定，另一端通過一拐臂承受集中荷 載P，圓軸處于彎扭組合變形狀態(tài)，某一截面上下表面微 體的應力狀態(tài)如圖四和圖五所示。圖三應變花示意圖圖四圓軸上表面微體的應力狀態(tài)x圖五 圓軸下表面微體的應力狀態(tài)在圓軸某一橫截面 A - B的上、下兩點貼三軸應變花（如圖三），使應變花 的各應變片方向分別沿0和土 45。根據(jù)平面應變狀態(tài)應變分析公式：co2-2xys i2(1)可得

8、到關于& X、& y、丫 xy的三個線性方程組，解得:xy-；y）Y _xy 2( X min)2( ；max；y 二；45；/5 - ；xy =_45 - ；45由平面應變狀態(tài)的主應變及其方位角公式:tg o或 tg2：xy(3)(4)(5)CJ由式（2） （5），可得一點的主應力及其方位角的表達式為:-1E ；4545（J452 +(塔丄5(6)0、45tg2：2 9；45丄545和；舉的測量可用橋多點測量法同時測出（見圖六）1/4圖六將式（2）分別代入式（3）和式（4）,即可得到主應變及其方位角的表達式 對于各向同性材料，應力應變關系滿足廣義虎克定律：2、圓軸某一截面彎矩M的測量:軸向應

9、力 x僅由彎矩M引起，故有:Wz根據(jù)廣義虎克定律，可得：(8)1；x *（二 x - 七 y）又：；y =0（9）由式（7） （9）得到：M =E Wz ；x（10）以某截面上應力最大的上點或下點作為測量點測出X方向應變片的應變值 X (:X -；00 )。& 0的測量可用1/4橋接法（見圖七），也可米用半橋接法（見圖八）圖七也標準電血Hi標灌電n圖八3、圓軸某一截面扭矩T的測量： 切應力T X僅扭矩T引起，故有:(11)TWp根據(jù)廣義虎克定律，可得:-45-；45。）（由式（11）、（12）可得:T =G Wp ( J045025EWp” 450)(13)（=5。- ；450 ）的測量可用半

10、橋接法（見圖七），也可采用全橋接法（見圖八）。Rj標淮電fit Ri標準電M圖七圖八為了盡可能減小實驗誤差，本實驗采用重復加載法?？蓞⒖既缦录虞d方案：Po=5OON, Pmax=1500N,P=1000N, N=4。五、實驗步驟1. 設計實驗所需各類數(shù)據(jù)表格；2. 測量試件尺寸；測量三次，取其平均值作為實驗值 。3. 擬定加載方案；4. 試驗機準備、試件安裝和儀器調整；5. 確定各項要求的組橋方式、接線和設置應變儀參數(shù)；6. 檢查及試車；檢查以上步驟完成情況，然后預加一定載荷，再卸載至初載荷以下，以檢查 試驗機及應變儀是否處于正常狀態(tài)。7. 進行試驗；將載荷加至初載荷，記下此時應變儀的讀數(shù)或將

11、讀數(shù)清零。 重復加載，每重 復一次，記錄一次應變儀的讀數(shù)。實驗至少重復四次，如果數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性好 即可。8. 數(shù)據(jù)通過后，卸載、關閉電源、拆線并整理所用設備。六、試驗結果處理1、將各類數(shù)據(jù)整理成表，并計算各測量值的平均值；2、 計算實驗點的主應力大小和其方位角，并與理論值（按名義尺寸計算）進行比 較；.: 2tg2： 0均 .均E45。* ；半。.2E :二21 _ 21 J ：. 均 .均一匚45。匚- 45均:均:均2；0 : ；45 一 八 5均00均2均-: ；45 I 7 Yo -均 2453、計算圓軸上貼有應變片截面上的彎矩;均=M =E Wz X4、計算圓軸上貼有應變片截面上的

12、扭矩。.汀E2(1=)Wp(5-45)均5、將上述 M的計算值與：P I2的值進行比較，并分析其誤差;6 將上述 T的計算值與：P li的值進行比較，并分析其誤差;七、思考題如果要求一次加載同時測出作用在 A-B截面上的彎矩和扭矩，如何實現(xiàn)實驗三偏心拉伸實驗預習要求:4、預習構件在單向偏心拉伸時，橫截面上的內力分析;5、復習電測法的不同組橋方法；6、設計本實驗所需數(shù)據(jù)記錄表格。一、實驗目的1. 測量試件在偏心拉伸時橫截面上的最大正應變；max ；2. 測定中碳鋼材料的彈性模量 E；3. 測定試件的偏心距e；二、實驗設備與儀器1 微機控制電子萬能試驗機;2 電阻應變儀；3 游標卡尺。三、 試件_

13、儀中碳鋼矩形截面試件，(如圖所示)。2截面的名義尺寸為hx b = (7.0X 30)mm，二s =360MPa。 圖一 試件示意圖四、實驗原理和方法試件承受偏心拉伸載荷作用，偏心距為e。在試件某一截面兩側的 a點和b點處分別沿試件縱向粘貼應變片 Ra和Rb，則a點和b點的正應變?yōu)椋?a = p + M + t( 1 ) b = p _ M + t(2)式中： p軸向拉伸應變 M彎曲正應變 t溫度變化產生的應變有分析可知，橫截面上的最大正應變?yōu)椋?max- p + M(3)根據(jù)單向拉伸虎克定律可知：試件偏心距e的表達式為:名 M WZ E e 二P可以通過不同的組橋方式測出上式中的 p及 M

14、,從而進一步求得彈性模量E、應力二max和偏心距e。 max、最大正1、測最大正應變 max組橋方式見圖二。（1/4橋；2個通道） max = p + m=( p + M + t) - t匕標準電阻匕標準電阻2、測拉伸正應變 p全橋組橋法（備有兩個溫補片），組橋方式見圖圖1（；P；M ；t ） _ ；t - ；t （ ；P - ；M；t ）21（；a 一 ；t 一 ；t；b）2將 p代入式（4）,即可求得材料的彈性模量3、測偏心矩e半橋組橋法，組橋方式見圖四。1；M（ ；P ；M ；t） -（ ；P 一 ；M ；t）21 （J ；b）2將 m代入式（5）即得到試件的偏心距e：(8)圖三圖四為了

15、盡可能減小實驗誤差，實驗采用多次重復加載的方法?？蓞⒖既缦录虞d 萬案：Po=6KN , Pmax=16KN ,P=10KN , N=4。五、實驗步驟1. 設計實驗所需各類數(shù)據(jù)表格；2. 測量試件尺寸；測量試件三個有效橫截面尺寸，取其平均值作為實驗值。3. 擬定加載方案；4. 試驗機準備、試件安裝和儀器調整；5. 確定各項要求的組橋方式、接線和設置應變儀參數(shù)；6. 檢查及試車；檢查以上步驟完成情況，然后預加一定載荷，再卸載至初載荷以下，以檢查 試驗機及應變儀是否處于正常狀態(tài)。7. 進行試驗；將載荷加至初載荷，記下此時應變儀的讀數(shù)或將讀數(shù)清零。重復加載，每重 復一次，記錄一次應變儀的讀數(shù)。實驗至少重復四次，