實驗五疊合梁彎曲的應力分析實驗

1、實驗五 疊（組）合梁彎曲的應力分析實驗、實驗目的和要求1進一步掌握電測法的基本原理，及應變儀的操作與使用。2測定疊梁在純彎曲時，梁高度各點正應力的大小及分布規(guī)律，并與理論 值作比較。3通過實驗測定和理論分析，了解兩種不同組合梁的內(nèi)力及應力分布的差 別。4學習多點測量技術(shù)。二、實驗設(shè)備和儀器微機控制電子萬能試驗機，靜態(tài)應變儀，游標卡尺等。三、實驗原理和方法在實際結(jié)構(gòu)中，由于工作需要，把單一的梁、板、柱等構(gòu)件組合起來，形成 另一種新的構(gòu)件形式經(jīng)常被采用。 如支承車架的板簧， 是由多片微彎的鋼板重疊 組合而成； 廠房的吊車的承重梁則是由鋼軌、 鋼筋混凝土梁共同承擔吊車和重物 的重量。實際中的組合梁的

2、工作狀態(tài)是復雜多樣的， 為了便于在實驗室進行實驗， 實驗僅選擇兩根截面積相同的矩形梁， 按以下方式進行組合： （1）用相同材料組 成的疊梁；（2）楔塊梁。用電測法測定其應力分布規(guī)律，觀察兩種形式組合梁與 單一材料梁應力分布的異同點。疊梁在橫向力作用下，若上、下梁的彎矩分別為 Mi和M2，由平衡條件可 知，M1+ M2 =M若變形后，每根梁中性層的曲率半徑分別為p 1 , p 2 ,且有h1 h2則由梁的平面彎曲的曲率方程可知：1M 1丄M 2P E I， P E I11 1 1 22 2式中EiIi和E2I2分別是上、下梁的抗彎剛度。在小變形情況下(忽略上、下梁之間的摩擦，兩者的變形可認為一致

3、)，它們的曲率半徑遠遠大于梁的高度，因此可以認為'2二：? 1，故有M 1 M 2E111 E 212(1)當疊合梁材質(zhì)和幾何尺寸相同，即 Ei = E2，Ii= I2，有E1IE212， M = M 2(2)當疊合梁分別為鋼和鋁時，且鋼材與鋁材的彈性模量分別為Ei =2.07X 105Mpa，E2= 069x 105MPa，即 Ei= 3E?，同時 Ii =M1 M 23E211E212由此可知，當疊合梁的材質(zhì)和慣性矩相同時，彎矩是由參與疊合梁的根數(shù)進 行等分配的；當材料不同時，其彎矩是依據(jù)抗彎剛度來進行分配的。因此，材質(zhì) 不同的兩根梁組成的疊合梁（慣性矩相等），在離各自中性層等距離

4、點的應力是 不等的。彈性模量大的材質(zhì)應力較大，反之，彈性模量小的材質(zhì)，應力較小。本實驗采用鋼一鋼疊合梁和鋼一鋼材料組成的楔梁（在試樣的兩端，在兩根 梁的接合面上各加一個楔塊）以及整梁。材料的彈性模量 E相等，所有單根梁 的截面幾何尺寸相等。圖7-1l 一純彎曲壓頭；2 一上梁；3-T梁；4 一彎曲臺實驗時，在梁的純彎曲段間某一截面沿高度布置 8枚電阻片（見圖7 1），測 定各測點的正應力，其中任一點的正應力值為式中匚i疊合梁i點的實測應變;E 疊合梁材料的彈性模量。實驗過程中，在彈性極限內(nèi)仍采用分段等間距加載的方法， 即在每施加載荷 增量'Fj，測定對應的應變增量'“，從而得到

5、各測點的實測應力值為各測點的理論值A(chǔ) CTiMyI式中'一一第i測點應變增量的平均值;Yi第i測點到每根疊梁各自中性層 乙的距離四、實驗步驟1 測量疊梁、整梁的尺寸：高度 h和寬度b，支座與壓頭支點間距離，測 量各電阻片位置到中性層的距離；2將疊梁安裝在試驗機的彎曲臺上；3 進入POWERTEST30件,確定加載方案，逐級加載測讀'；i ;4 采用單片測量的接線方法，即AB橋臂接工作片，BC橋臂接溫度補償片（另兩臂為儀器內(nèi)的標準電阻） ，接好線后打開電阻應變儀電源開關(guān)， 調(diào)平儀器， 待儀器穩(wěn)定后，開始正式測讀；5完成一種組合梁 （例如鋼鋼組合梁 ）測試后，更換另一種組合梁（整梁） 重復步驟15進行測試。6完成全部實驗，經(jīng)教師檢查合格后，清理實驗現(xiàn)場，關(guān)閉電源。五、思考題1 分析整梁（矩形截面H二2h, B= b），同種材料疊梁，在相同支撐和加載 條件下承載能力的大小。2上述二種梁的應力沿截面高度是怎