梁的純彎曲正應力實驗

1、梁的純彎曲正應力實驗電測法是應力應變測量最常用的方法，其方法簡便，技術成熟，已經(jīng)成為工程中不可缺少的測量手段。純彎曲時正應力在橫截面上線性分布，是彎曲中最簡單的應力情況。用電測法測定純彎曲梁上的正應力，不僅可以驗證材料力學理論，也可以熟悉電測法測量的原理、操作方法和注意 的問題，為復雜的實驗應力分析打下基礎。一、預習要求1、YJ 5電阻應變儀測量前如何進行預調平衡？2、采用半橋接法進行彎曲正應力測量時，如何進行溫度補償？說明原理。二、實驗目的1、初步掌握電測應力分析方法，學習電測接線方法、儀器調試使用方法。2、測定梁在純彎曲下的彎曲正應力及分布規(guī)律，驗證理論公式。三、實驗設備1、純彎曲正應力試

2、驗臺。2、電阻應變儀及預調平衡箱。3、矩形截面鋼梁。四、實驗原理及方法純彎曲梁如圖1a所示。在載荷P作用下，梁的CD段為純彎曲變形。沿梁橫截 面的高度方向每隔h高度粘貼平行于軸線的測量應變片，共五片，其中第三片在中性層4上。另外在梁外安置溫度補償塊，其上貼一公共溫度補償應變片。每一測量應變片與公共溫度補償片按圖1b接法接為半橋測量系統(tǒng)。梁受到P力作用后，產(chǎn)生彎曲變形。通過電阻應變儀測出載荷作 用下五個點處的應變，由于是單向拉壓變形，由虎克定律E；即可算出各點的應力值。另一方面，由彎曲正應力理論公式二二My可算出各點的應力理論值。于是可將實Iz測值和理論值進行比較，驗證理論公式的正確性。實驗時，

3、載荷由砝碼經(jīng)過20倍杠桿放大施加。加載分四級，每增加一個砝碼，產(chǎn)生實驗時，載荷由砝碼經(jīng)過力的增量AP。每加一級后測出五個點的應變，最后取力和應變的增量平均值計算理論值和實驗值。該實驗也 可用萬能試驗機加載進行測量。五、實驗步驟1、檢查調整純彎曲梁、電阻應變儀，使各部件和旋鈕在正確位置，并打開應變儀進行預熱。2、接橋練習。參照表1組橋，每種方式下按應變儀的使用方法進行預調平衡，平衡后加一個砝碼讀取應變。讀數(shù)方法為，當加載后應變儀的指針發(fā)生偏轉，根據(jù)應變的大小選擇并調節(jié)微調、中調、粗調讀數(shù)盤使電表指針回零，這時各讀數(shù)盤所指讀數(shù)的代數(shù)和即是所測點的應變值。讀數(shù)盤上“-”表示壓應力，“ + ”表示拉應

4、力，單位為微應變，1 P=10-6 ）。測試后將 所有應變片連線從平衡箱上拆除，并討論結果。3、將各測點測量應變片和公共補償片按半橋方式接到預調平衡箱相應的接線柱上，逐點進行調 平。4、 分級加砝碼，每加一級后從應變儀上讀出五個點的應變，按表2記錄數(shù)據(jù)。5、結束實驗。實驗完畢，卸掉砝碼，關閉應變儀電源，將應變片接線從預調平衡箱上取下。表1接橋練習序號1234接橋方式b應變儀輸出六、數(shù)據(jù)處理及實驗報告1、按表2記錄和處理實驗數(shù)據(jù)。表2彎曲實驗原始數(shù)據(jù)記錄表編號12345載荷（N）測點應變（ii） &讀數(shù)增量讀數(shù)增量 Q讀數(shù)增量 i)讀數(shù)增量 Q讀數(shù)增量 i200400600800A P=200N

5、平均增量2、每個測點求出應變增量的平均值的應力增量實測值g測2、每個測點求出應變增量的平均值的應力增量實測值g測g（MPa）。其中，m3、純彎曲段（CD段）內的彎矩增量為：:MzZ ASi(m=1, 2,，5),算出相應5E 取 2 105MPa。1P a，由公式2求出各測點的理論值，式中I z二也。124、對每個測點列表比較 、測和么6理，并計算相對誤差=W吊00% : m 理在梁的中性層（第3點），因也口 3理=0，故只需計算絕對誤差。5、將接橋練習結果討論寫入實驗報告“思考題”中?；卮饐栴}：實測和理論計算彎曲正應力分布規(guī)律如何？是否相同?七、相關問題的分析討論1電測法數(shù)據(jù)的可靠性問題電測

6、法利用電阻應變片將非電量一一線應變轉變?yōu)殡娏恳灰浑娮?，測量應變的精度達到10-6，是一 種精度很高的測試方法。在實驗中，為了保證測量的可靠性，采用溫度補償片解決試樣溫度和儀器標準電 阻溫度可能的差異引起的溫度應力問題；測量時也采取了實驗人員遠離貼片區(qū)域，不要接觸導線，避免儀器振動，應變儀先預熱等一系列防范措施。但是，電測法這種高靈敏度測量方法對外界環(huán)境變化是非常敏感的，任何一點變化都會使輸出結果靈敏度測量方法對外界環(huán)境變化是非常敏感的，任何一點變化都會使輸出結果產(chǎn)生變化。如果你有實測的經(jīng)歷就會發(fā)現(xiàn)，隨機干擾因素很多，剛剛預調平衡的一個測點，當旋鈕轉過去 再轉回來時，幾秒鐘時間又不平衡了，往往需

7、要多次反復，耐心細致，所有測點調平；有才能將多次反復 卻無法調平， 只好保留原始誤差開始測量。 在實測時還會 發(fā)現(xiàn)，同一個實驗裝置，同樣的儀器和接線，不同的實驗小組測量結果也不同，顯區(qū)別，甚至姍在組數(shù) 據(jù)更可靠呢？這些問題是我們實驗中必然遇到的問題，的問題。 也是必須解決電測法測量環(huán)節(jié)多。要保證測量的可靠性，首先從實驗測試的全過程上，無論是貼片、接橋、預 還是測試、計算環(huán)節(jié)都應嚴格按照操作規(guī)程要求進行，遇到明顯不符合實際的測試結果必須查找原 待解決后重新測試；其次從測量環(huán)節(jié)上，由于測量過程包括3 再轉換成應變表示的步驟，每一個環(huán)節(jié)有外界干擾都會反映到引起干擾的因素出現(xiàn)。如為了不出現(xiàn)電磁干擾，導

8、線應固定，實驗穩(wěn)固，并避免環(huán)境振 動，如測試在振動環(huán)境下進行，要采取儀器隔調， 因， 大、測電測法測量環(huán)節(jié)多。要保證測量的可靠性，首先從實驗測試的全過程上，無論是貼片、接橋、預 還是測試、計算環(huán)節(jié)都應嚴格按照操作規(guī)程要求進行，遇到明顯不符合實際的測試結果必須查找原 待解決后重新測試；其次從測量環(huán)節(jié)上，由于測量過程包括3 再轉換成應變表示的步驟，每一個環(huán)節(jié)有外界干擾都會反映到引起干擾的因素出現(xiàn)。如為了不出現(xiàn)電磁干擾，導線應固定，實驗穩(wěn)固，并避免環(huán)境振 動，如測試在振動環(huán)境下進行，要采取儀器隔調， 因， 大、測時避免觸振 I到電量轉換、將微弱信號放上，因此，要盡量避免可能碰和挪動導線，儀器放置要3

9、)圖2偏心壓縮試樣措施，另外電源最好配有穩(wěn)壓器。在實際測試時，除了前面提到的各種防范措施外，解決誤差最有效的辦法是反復多次測 試。通常要求 同一測試過程重復三次，按三次平均計算，或按三次中數(shù)據(jù)最規(guī)范的一次計算。若發(fā)現(xiàn)某一點數(shù)據(jù)異常， 應重做。若重做后數(shù)據(jù)依舊，則應檢查貼片、接線、調平等情況。若幾次測量數(shù)據(jù)均不正常，且數(shù)據(jù)分散， 則應考慮鏟除原有應變片重新貼片。判斷數(shù)據(jù)可靠性的方法并不是關注每一次測量的具體值，而是關注相 同載荷增量下的應變增量是否同步遞增。2、偏心拉（壓）實驗簡介與純彎曲梁橫截面應力狀況和分布規(guī)律類似，當桿件受到偏心拉伸（壓縮）時，其橫截面上只有正應力 且也是線性分布的。我們可以設計一個實驗，測定偏心拉（壓）試樣某橫截面上的應力分布并依據(jù)測量結 果確定外載P和偏心距。偏心拉（壓）實際上是拉（壓）與純彎曲的組合，由于拉（壓）和純彎曲時橫截面上只有正應力存在， 經(jīng)過疊加后橫截面上只有正應力