《建筑力學(xué)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.建筑力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書基 本 實(shí) 驗(yàn) 1低碳鋼和灰口鑄鐵的拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?試樣在在拉伸或或壓縮實(shí)實(shí)驗(yàn)過程程中，觀觀察試樣樣受力和和變形兩兩者間的的相互關(guān)關(guān)系，并并注意觀觀察材料料的彈性性、屈服服、強(qiáng)化化、頸縮縮、斷裂裂等物理理現(xiàn)象。 22測(cè)定定該試樣樣所代表表材料的的PS、Pb和L等值。 33對(duì)典典型的塑塑性材料料和脆性性材料進(jìn)進(jìn)行受力力變形現(xiàn)現(xiàn)象比較較，對(duì)其其強(qiáng)度指指標(biāo)和塑塑性指標(biāo)標(biāo)進(jìn)行比比較。4學(xué)習(xí)、掌掌握電子子萬能試試驗(yàn)機(jī)的的使用方方法及其

2、其工作原原理。二、儀器設(shè)設(shè)備和量量具 電電子萬能能材料試試驗(yàn)機(jī)，x-y函數(shù)記錄儀，鋼板尺，游標(biāo)卡尺。三、低碳鋼鋼的拉伸伸和壓縮縮實(shí)驗(yàn) 11低碳碳鋼的拉拉伸實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 在在拉伸實(shí)實(shí)驗(yàn)前，測(cè)測(cè)定低碳碳鋼試件件的直徑徑d和標(biāo)距距L。試件件受拉伸伸過程中中，觀察察屈服（流流動(dòng)）、強(qiáng)強(qiáng)化，卸卸載規(guī)律律、頸縮縮、斷裂裂等現(xiàn)象象；繪制制pL曲線如如圖21（aa）所示示；記錄錄試件的的屈服抗抗力Pss和最大大抗力PPb。試試件斷裂裂后，測(cè)測(cè)量斷口口處的最最小直徑徑d1和標(biāo)標(biāo)距間的的距離LL1。依依據(jù)測(cè)得得的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)計(jì)算低碳碳鋼材料料的強(qiáng)度度指標(biāo)和和塑性指指標(biāo)。圖21 低碳碳鋼拉伸伸圖及壓壓縮圖 強(qiáng)度度指標(biāo)：

3、屈屈服極限限 強(qiáng)度極限 塑性指標(biāo)：延伸率 斷斷面收縮縮率 2低碳鋼鋼的壓縮縮實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前，測(cè)測(cè)量試件件的直徑徑d和高高度h。實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀觀察低碳碳鋼試件件壓縮過過程中的的現(xiàn)象，繪繪出PL曲曲線，測(cè)測(cè)定試件件屈服時(shí)時(shí)的抗力力Ps，從從而計(jì)算算出低碳碳鋼的屈屈服極限限：四、灰口鑄鑄鐵的拉拉伸和壓壓縮實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 11灰口口鑄鐵的的拉伸實(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前測(cè)定定試件的的直徑dd。試件件在拉伸伸過程中中注意觀觀察與低低碳鋼拉拉伸試驗(yàn)驗(yàn)中不同同的現(xiàn)象象（如變變形小、無無屈服、無無頸縮、斷斷口平齊齊等）；繪出PPL曲線如如圖22（aa）所示示；記錄錄斷裂時(shí)時(shí)的最大大抗力PPb，從從而計(jì)算算出灰口口鑄鐵的的拉伸強(qiáng)強(qiáng)度極限限

4、：。圖22 灰口口鑄鐵拉拉伸圖及及壓縮圖圖2灰口鑄鑄鐵的壓壓縮實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 實(shí)實(shí)驗(yàn)前測(cè)測(cè)定試件件的直徑徑d和高度度h。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)觀察察灰口鑄鑄鐵試件件在壓縮縮過程中中的現(xiàn)象象，尤其其是斷口口形狀；繪出PPL曲線如如圖22（bb）所示示；記錄錄壓縮破破壞時(shí)的的最大抗抗力Pbb，計(jì)算算灰口鑄鑄鐵壓縮縮強(qiáng)度極極限。即即五、實(shí)驗(yàn)操操作1準(zhǔn)備工工作（1）打開開試驗(yàn)機(jī)機(jī)總電源源和負(fù)載載測(cè)量單單元、位位移測(cè)量量單元、x-y記錄儀的電源開關(guān)進(jìn)行預(yù)熱。 （22）測(cè)量量拉伸試試樣的標(biāo)標(biāo)距長(zhǎng)度度L和直徑徑d，測(cè)量量低碳鋼鋼壓縮試試樣的長(zhǎng)長(zhǎng)度H和直徑徑d，作好好原始數(shù)數(shù)據(jù)的記記錄。2安裝試試件和調(diào)調(diào)整荷載載單元 （11）調(diào)整

5、整荷載測(cè)測(cè)量單元元。按下下傳感器器選擇鍵鍵：“拉拉”。根根據(jù)低碳碳鋼（AA3）試試件直徑徑為100mm的的承載力力，大約約在400kN左左右即可可拉斷，故故選擇550kNN為滿量量程，按按下500kN鍵鍵。然后后調(diào)整荷荷載的零零點(diǎn)，檢檢查標(biāo)定定值。 （22）將試試件夾持持于材料料試驗(yàn)機(jī)機(jī)的上夾夾頭中，為為了夾持持方便可可用速度度1000mm/minn或2550mmm/miin向下下或向上上運(yùn)行調(diào)調(diào)節(jié)下夾夾頭的位位置，使使下拉伸伸夾頭能能夾住試試件時(shí)立立即停機(jī)機(jī)，將橫橫梁速度度轉(zhuǎn)到22mm/minn擋，然然后把試試件夾持持于下夾夾頭中（此此時(shí)試件件可能已已受到了了夾緊過過程中少少量的軸軸力，故故

6、不要再再調(diào)整儀儀器荷載載的零點(diǎn)點(diǎn)）。3安裝位位移計(jì)和和夾式引引伸計(jì) （11）低碳碳鋼試件件拉伸時(shí)時(shí)，把夾夾式引伸伸計(jì)直接接安裝在在試件上上。試件件受拉力力后，標(biāo)標(biāo)距內(nèi)的的伸長(zhǎng)量量通過夾夾式引伸伸計(jì)轉(zhuǎn)換換為電量量，經(jīng)放放大后輸輸入給xx-y函數(shù)記記錄繪制制曲線圖圖（力輸輸入信號(hào)號(hào)線接入入y座標(biāo)，伸伸長(zhǎng)輸入入信號(hào)線線接入xx座標(biāo)）。 （22）做灰灰口鑄鐵鐵拉伸、壓壓縮實(shí)驗(yàn)驗(yàn)和低碳碳鋼壓縮縮實(shí)驗(yàn)時(shí)時(shí)，用固固定在動(dòng)動(dòng)橫梁上上的位移移計(jì)。先先關(guān)閉支支持平臺(tái)臺(tái)的磁性性開關(guān)使使之失磁磁，將平平臺(tái)支持持住位移移計(jì)芯軸軸并使其其上下移移動(dòng)，使使x-y函數(shù)記記錄儀上上畫筆接接近零位位時(shí)，打打開磁性性開關(guān)固固定于柱

7、柱上（平平臺(tái)須基基本水平平）。 （33）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，位位移計(jì)將將試驗(yàn)機(jī)機(jī)動(dòng)橫梁梁下降量量作為試試件的伸伸長(zhǎng)量或或壓縮量量轉(zhuǎn)變?yōu)闉殡妷?，?jīng)經(jīng)放大后后把電壓壓信號(hào)輸輸入給xx-y函數(shù)記記錄儀繪繪圖。4調(diào)整xx-y函數(shù)記記錄儀 （11）將紙紙放到xx-y記錄儀儀的畫板板上擺正正，紙開開關(guān)置于于HOLLD吸住住記錄紙紙。 （22）檢查查或調(diào)整整量程旋旋鈕Y2或Y1坐標(biāo)標(biāo)應(yīng)置于于10mmV/ccm。輸輸入開關(guān)關(guān)置于MMEASS，調(diào)節(jié)節(jié)POSSITIION使使畫筆到到下邊緣緣某零位位置。 （33）檢查查或調(diào)整整x軸的量量程旋鈕鈕應(yīng)置于于50mmV/ccm，將將x軸的輸輸入開關(guān)關(guān)置于MMEASS，調(diào)節(jié)節(jié)POS

8、SITIION旋旋鈕使筆筆架移到到圖紙左左邊某零零點(diǎn)位置置。 （44）最后后將筆開開關(guān)置于于DOWWN，放放下筆準(zhǔn)準(zhǔn)備繪圖圖。5加載試試驗(yàn) （11）檢查查速度選選擇鍵應(yīng)應(yīng)置于22mm/minn（在22100 mmm/miin速度度范圍內(nèi)內(nèi)可任意意選擇）；荷載單單元應(yīng)為為拉傳感感器，量量程500kN；x-y記錄儀儀的筆已已在左下下角放下下。 （22）按橫橫梁下降降開關(guān)，即即開始加加載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。 在在此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中注意意彈性范范圍和屈屈服現(xiàn)象象，記下下屈服時(shí)時(shí)的荷載載。屈服服段之后后，可提提高加載載速度，按按下5mmm/mmin鍵鍵或按下下10mmm/mmin。注注意觀察察材料的的強(qiáng)化和和頸縮現(xiàn)現(xiàn)象，記

9、記錄荷載載極限值值。6儀器復(fù)復(fù)原實(shí)驗(yàn)完后要要使儀器器復(fù)原，尤尤其是要要使x-y記錄儀儀的筆開開關(guān)置于于UP，Y2或Y1軸和x軸的輸入開關(guān)置于ZERO以防止畫筆亂畫亂動(dòng)。7鑄鐵拉拉伸試驗(yàn)驗(yàn) 操操作步驟驟與低碳碳鋼試驗(yàn)驗(yàn)基本相相同，不不同之處處有： （11）速度度選擇置置于2mmm/mmin直直至斷裂裂。 （22）在實(shí)實(shí)驗(yàn)中注注意讀取取荷載極極限值。8低碳鋼鋼壓縮實(shí)實(shí)驗(yàn)其操作步驟驟與拉伸伸時(shí)基本本相同，不不同之處處有： （11）試件件放于下下壓頭的的中心處處，移動(dòng)動(dòng)橫梁使使上壓頭頭逐漸接接近試樣樣。但不不能接觸觸試樣。 （22）調(diào)好好荷載單單元，用用壓力傳傳感器，量量程為1100kkN。 （33）

10、用速速度2mmm/mmin加加壓，使使上壓頭頭接觸試試樣（荷荷載單元元可顯223kkN的預(yù)預(yù)壓力）。然然后安裝裝位移傳傳感器芯芯軸支持持平臺(tái)。 （44）試驗(yàn)驗(yàn)速度在在屈服前前用2mmm/mmin，屈屈服后用用5mmm/miin。 （55）試樣樣不會(huì)斷斷裂，曲曲線畫到到一定程程度即可可結(jié)束試試驗(yàn)；在在實(shí)驗(yàn)中中注意讀讀取屈服服時(shí)的荷荷載值。9鑄鐵壓壓縮實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 操操作步驟驟與低碳碳鋼壓縮縮相同，不不同的是是試件破破斷后停停機(jī)。 110其其它 （11）兩根根拉伸試試件的PPL曲線繪繪在一張張圖紙上上，兩根根壓縮試試件的PPL曲線繪繪在一張張圖紙上上。因?yàn)闉樗鼈兊牡淖鴺?biāo)相相同好作作比較。 （22）全部部

11、實(shí)驗(yàn)完完畢后，機(jī)機(jī)器和儀儀器的各各開關(guān)按按鍵應(yīng)置置于原始始位置，然然后關(guān)掉掉電源。六、預(yù)習(xí)思思考題1試比較較低碳鋼鋼和鑄鐵鐵在拉伸伸時(shí)的力力學(xué)性能能。2壓縮時(shí)時(shí)為什么么必須將將試件對(duì)對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)壓頭頭的中心心位置，如沒有有對(duì)中會(huì)會(huì)產(chǎn)生什什么影響響？3說明鑄鑄鐵和低低碳鋼斷斷口的特特點(diǎn)。 44低碳碳鋼和鑄鑄鐵在拉拉伸、壓壓縮中，各各要測(cè)得得哪些數(shù)數(shù)據(jù)？觀觀察哪些些現(xiàn)象？基 本 實(shí)實(shí) 驗(yàn) 2低碳鋼拉拉伸時(shí)彈彈性模量量E與泊泊桑比的測(cè)定定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?學(xué)習(xí)習(xí)使用雙雙向引伸伸計(jì)測(cè)量量材料的的彈性模模量E和泊桑桑比。 學(xué)習(xí)習(xí)使用電電阻應(yīng)變變儀。 再次次熟悉電電子萬能能試驗(yàn)機(jī)機(jī)的使用用。二、儀器設(shè)設(shè)

12、備電子萬能試試驗(yàn)機(jī)、電電阻應(yīng)變變儀、雙雙向引伸伸計(jì)。三、雙向引引伸計(jì)簡(jiǎn)簡(jiǎn)介雙雙向引伸伸計(jì)是用用于測(cè)量量材料拉拉伸試件件變形的的一種裝裝置，其其特點(diǎn)是是能同時(shí)時(shí)測(cè)量試試件的軸軸向應(yīng)變變和橫向向應(yīng)變。雙雙向引伸伸計(jì)外形形結(jié)構(gòu)及及其與試試件的安安裝關(guān)系系見圖223。由由于雙向向引伸計(jì)計(jì)是一個(gè)個(gè)嬌弱的的儀器，可可調(diào)范圍圍小，裝裝卡時(shí)易易損壞，故故不由學(xué)學(xué)生裝卡卡，在這這里也就就不介紹紹雙向引引伸計(jì)的的裝卡過過程。雙雙向引伸伸計(jì)主要要由A、B、C、D桿、主主體和弓弓形曲板板組成。圖圖中A、C桿間和和B、D桿間用用于測(cè)量量試件軸軸向應(yīng)變變度量，弓弓形曲板板是測(cè)量量試件橫橫向應(yīng)變變的彈性性元件。圖23 雙向

13、向引伸計(jì)計(jì)與試樣樣（尺寸寸單位：mm）當(dāng)試件承受受軸力伸伸長(zhǎng)時(shí)，裝裝夾在試試件上的的雙向伸伸計(jì)的AA、C桿和B、D桿懸臂臂距離隨隨之變化化，由于于C桿和D桿的剛剛度大，可可以認(rèn)為為不變形形，而AA桿和B桿在軸軸向厚度度很小，因因此試件件受力后后的伸長(zhǎng)長(zhǎng)量引起起A桿和B桿的彎彎曲變形形，在AA桿和B桿的根根部粘貼貼有應(yīng)變變片，并并組成電電橋線路路。當(dāng)AA、B桿產(chǎn)生生彎曲變變形時(shí)，電電橋就有有電信號(hào)號(hào)輸出，經(jīng)經(jīng)過換算算可以得得到試件件的縱向向應(yīng)變值值。試件件承受軸軸向拉伸伸后，橫橫向尺寸寸要減小小，即AA、B桿及C、D桿間的的距離縮縮短，這這時(shí)貼在在弓形曲曲板上的的應(yīng)變片片被拉伸伸，電橋橋就有電電

14、信號(hào)輸輸出，經(jīng)經(jīng)換算后后可以得得到試件件的橫向向應(yīng)變值值。 試試驗(yàn)加載載方式，采采用加一一初載后后，按等等量荷載載遞增加加載的方方法，其其每次的的荷載增增量為一一常值P。在每每一級(jí)荷荷載下，電電阻應(yīng)變變儀輸出出縱向應(yīng)應(yīng)變值和和橫向應(yīng)應(yīng)變值，進(jìn)進(jìn)而可得得與PP對(duì)應(yīng)的的縱向應(yīng)應(yīng)變?cè)隽苛亢蜋M向向應(yīng)變?cè)鲈隽俊闉榱吮ＷC證測(cè)量的的可靠性性，需重重復(fù)做三三次試驗(yàn)驗(yàn)，選其其中一次次線性較較好的數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算算平均應(yīng)應(yīng)變值與與。 平平均應(yīng)變變?cè)隽勘乇仨毘艘砸赞D(zhuǎn)換系系數(shù)，才才能得到到試件的的真實(shí)應(yīng)應(yīng)變?cè)隽苛?，即注意：式中中的，?duì)對(duì)于每一一只雙向向引伸計(jì)計(jì)來說都都不相同同）從而而可以計(jì)計(jì)算出材材料的彈彈性模量量E值和

15、泊泊桑比值：四、實(shí)驗(yàn)操操作步驟驟1SY-型應(yīng)應(yīng)變儀調(diào)調(diào)試 （11）把雙雙向引伸伸儀裝卡卡在試件件上，并并把試件件夾于萬萬能試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)的上上、下拉拉伸夾頭頭中。 （22）把雙雙向引伸伸儀的引引線A、B、C、D分別接接于應(yīng)變變儀背板板上A、B、C、D柱上。 （33）應(yīng)變變儀按鍵鍵置于“系系數(shù)”位位置，用用改錐調(diào)調(diào)節(jié)系數(shù)數(shù)電位器器，使其其顯示值值為10000。 （44）按下下系數(shù)鍵鍵，把應(yīng)應(yīng)變儀按按鍵置于于“調(diào)零零”位置置，用改改錐調(diào)節(jié)節(jié)調(diào)零電電位器，使使其顯示示值為零零或11均可。 （55）按下下平衡鍵鍵，用改改錐調(diào)節(jié)節(jié)調(diào)零電電位器，使使顯示值值為零或或1均均可。 （66）應(yīng)變變儀調(diào)試試工作結(jié)結(jié)束后

16、，等等待加載載讀數(shù)。2WD-10AA萬能機(jī)機(jī)的調(diào)試試 （11）負(fù)荷荷單元：按下“22”、調(diào)調(diào)零、標(biāo)標(biāo)定。 （22）速度度單元：按下“22mm/minn”鍵。 33加載載順序 55kN1000mVV 或 5kNN110mVV 110kNN2200mmV 或或 100kN200mV 115kNN3300mmV 或或 155kN300mV 220kNN4400mmV 或或 200kN400mV4實(shí)驗(yàn)操操作 （11）在“速速度單元元”按“下下降”按按鈕進(jìn)行行加載。負(fù)負(fù)載表顯顯示為規(guī)規(guī)定數(shù)值值時(shí)，按按“?！卑窗粹o，分分別在應(yīng)應(yīng)變儀上上讀出縱縱向應(yīng)變變值和橫橫向應(yīng)變變值。（2）重復(fù)復(fù)（1）的的操作方方法，

17、繼繼續(xù)加載載，讀取取縱、橫橫向應(yīng)變變值。（3）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)完畢。卸卸負(fù)荷：按速度度單元的的“上升升”按鍵鍵，負(fù)荷荷顯示為為“0”左左右時(shí)，按按“?！卑窗粹o，松松開下拉拉伸夾頭頭，關(guān)閉閉試驗(yàn)機(jī)機(jī)及應(yīng)變變儀電源源。五、預(yù)習(xí)思思考題1試驗(yàn)時(shí)時(shí)為什么么要加初初荷載？ 22測(cè)定定E值時(shí)，最最大荷載載如何確確定？為為什么應(yīng)應(yīng)力不能能超過比比例極限限？ 33電阻阻應(yīng)變儀儀是以什什么原理理制造的的？專門門用來測(cè)測(cè)試何種種參量？能否直直接測(cè)得得“應(yīng)力力”？基 本 實(shí)實(shí) 驗(yàn) 3矩形梁純彎彎曲時(shí)正正應(yīng)力分分布電測(cè)測(cè)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?11學(xué)習(xí)習(xí)使用電電阻應(yīng)變變儀，掌掌握測(cè)試試技能。 22測(cè)量量純彎曲曲梁上應(yīng)應(yīng)變隨高高度的

18、分分布規(guī)律律，驗(yàn)證證平面假假設(shè)的正正確性。二、儀器設(shè)設(shè)備彎彎扭試驗(yàn)驗(yàn)臺(tái)、電電阻應(yīng)變變儀。圖28 純彎彎曲試驗(yàn)驗(yàn)裝置三、彎扭試試驗(yàn)臺(tái)彎扭試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)可以做做彎曲試試驗(yàn)、扭扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)驗(yàn)，以及及彎曲-扭轉(zhuǎn)的的組合試試驗(yàn)。這這里暫時(shí)時(shí)只敘述述其彎曲曲試驗(yàn)部部分，其其純彎曲曲的加載載系統(tǒng)如如圖28，試試樣簡(jiǎn)支支于A、B兩點(diǎn)。在在對(duì)稱的的C、D兩點(diǎn)通通過拉桿桿和橫桿桿螺旋加加載使梁梁產(chǎn)生彎彎曲變形形，CDD段試件件受純彎彎的作用用。采用用轉(zhuǎn)動(dòng)手手輪使螺螺旋下移移加載，總總荷載的的大小用用荷載傳傳感器來來測(cè)量。試試件的受受力如圖圖299。圖29 試件件的受力力圖四、純彎曲曲梁電測(cè)測(cè)實(shí)驗(yàn)原原理 已已知試件件受純彎彎

19、時(shí)的正正應(yīng)力公公式為：式中，M為為橫截面面上的彎彎矩，IIz為梁梁橫截面面對(duì)中性性軸z的的慣性矩矩，y為為由中性性軸到欲欲求應(yīng)力力點(diǎn)的距距離。 本本實(shí)驗(yàn)在在施加初初荷載后后，采用用逐級(jí)等等量加載載的方法法，每次次增加等等量的荷荷載為P，測(cè)測(cè)定各點(diǎn)點(diǎn)相應(yīng)的的應(yīng)變?cè)鲈隽恳淮未?，分別別取應(yīng)變變?cè)隽康牡钠骄抵蛋雅c理論公公式算出出的應(yīng)力力增量加加以比較較，從而而可驗(yàn)證證公式的的正確性性，上述述理論公公式的M按下下式求出出：五、電阻應(yīng)應(yīng)變片的的粘貼位位置電阻應(yīng)變片片及電阻阻應(yīng)變儀儀的有關(guān)關(guān)說明請(qǐng)請(qǐng)參看指指導(dǎo)書的的第一部部分。為為了測(cè)量量應(yīng)變隨隨試件截截面高度度的分布布規(guī)律，應(yīng)應(yīng)變片的的粘貼位位置如圖圖2

20、110。這這樣可以以測(cè)量試試件上下下邊緣處處的最大大應(yīng)變和和中性層層無應(yīng)變變的特殊殊點(diǎn)，及及其它中中間點(diǎn)便便于了解解應(yīng)變沿沿截面高高度變化化的規(guī)律律。六、SY-型數(shù)數(shù)字應(yīng)變變儀及DDSP-10型型平衡箱箱操作使使用方法法應(yīng)變儀的使使用方法法見第一一章有關(guān)關(guān)內(nèi)容。七、試驗(yàn)結(jié)結(jié)果的整整理1求出各各測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)在等量量荷載作作用下，應(yīng)應(yīng)變?cè)隽苛康钠骄怠?以各測(cè)測(cè)點(diǎn)位置置為縱座座標(biāo)，以以應(yīng)變?cè)鲈隽繛闄M橫坐標(biāo)，畫畫出應(yīng)變變隨試件件高度變變化曲線線。3根據(jù)各各測(cè)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)變?cè)隽苛康钠骄担煽捎?jì)算出出測(cè)量的的應(yīng)力值值。4根據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)裝置置的受力力圖和截截面尺寸寸，應(yīng)用用彎曲應(yīng)應(yīng)力的理理論公式式，可計(jì)計(jì)算出在在

21、等量荷荷載作用用下，各各測(cè)點(diǎn)理理論應(yīng)力力值。5比較試試件上下下邊緣處處的理論論計(jì)算值值和試驗(yàn)驗(yàn)測(cè)定值值，并計(jì)計(jì)算相對(duì)對(duì)誤差，其其計(jì)算公公式為：6比較梁梁中性層層的應(yīng)力力。由于于電阻應(yīng)應(yīng)變片是是測(cè)量一一個(gè)區(qū)域域內(nèi)的平平均應(yīng)變變，粘貼貼時(shí)又不不可能剛剛好貼到到中性層層上。所所以只要要實(shí)測(cè)的的應(yīng)變是是一個(gè)很很小的數(shù)數(shù)值，就就認(rèn)為測(cè)測(cè)試是可可靠的。八、預(yù)習(xí)思思考題1影響實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果果準(zhǔn)確性性的主要要因素是是什么？2在中性性層上理理論計(jì)算算應(yīng)變值值，這是是為什么么？基 本 實(shí)實(shí) 驗(yàn) 4 彎扭組合合作用下下的電測(cè)測(cè)試驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?11用實(shí)實(shí)驗(yàn)方法法測(cè)定平平面應(yīng)力力狀態(tài)下下一點(diǎn)處處的主應(yīng)應(yīng)力。 22在彎

22、彎扭組合合作用下下，用電電測(cè)分離離法單獨(dú)獨(dú)測(cè)量彎彎矩和扭扭矩。3進(jìn)一步步熟悉使使用電阻阻應(yīng)變儀儀的測(cè)量量方法。二、儀器設(shè)設(shè)備彎扭試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)，電阻阻應(yīng)變儀儀。三、彎扭試試驗(yàn)裝置置彎扭試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)用于彎彎曲試驗(yàn)驗(yàn)，已在在上一節(jié)節(jié)中談到到?，F(xiàn)在在主要敘敘述其彎彎扭組合合試驗(yàn)系系統(tǒng)，其其彎扭加加載的裝裝置如圖圖2111。彎彎扭試樣樣的一端端固定于于機(jī)架上上，另一一端在垂垂直于軸軸線的方方向上連連接有一一扇形加加力桿，由由鋼絲繩繩繞扇形形桿的園園弧端面面，與加加載系統(tǒng)統(tǒng)相連。這這樣的做做法是使使試樣發(fā)發(fā)生較大大變形時(shí)時(shí)，仍能能保持加加載的力力臂不變變。加載載和卸載載用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)加載手手輪來實(shí)實(shí)現(xiàn)，荷荷載的大大小由

23、傳傳感器將將信號(hào)送送出，經(jīng)經(jīng)放大后后顯示。為為了使在在荷載不不太大的的情況下下產(chǎn)生較較大的應(yīng)應(yīng)力，彎彎扭試樣樣選用薄薄壁圓管管截面，管管狀試樣樣的受力力如圖22122。圖2111 彎彎扭試驗(yàn)驗(yàn)裝置圖圖四、彎扭組組合作用用時(shí)主應(yīng)應(yīng)力的測(cè)測(cè)量1應(yīng)變片片布置由圖2113可看看出，AA點(diǎn)與C點(diǎn)單元元體都承承受由MM產(chǎn)生的的彎曲應(yīng)應(yīng)力ww和由扭扭矩Mtt產(chǎn)生的的剪應(yīng)力力的作用用。B點(diǎn)單元元體處于于純剪切切狀態(tài)，其其剪應(yīng)力力由扭矩矩Mt和剪剪力Q兩部分分產(chǎn)生。這這些應(yīng)力力可根據(jù)據(jù)下列公公式計(jì)算算。圖2122 試試樣受力力圖（尺尺寸單位位：mmm） 從上面分析析看來，在在試件的的A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)上分分別粘貼

24、貼一個(gè)三三向應(yīng)變變片如圖圖2114，就就可以測(cè)測(cè)出各點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)變變值，并并進(jìn)行主主應(yīng)力的的計(jì)算。 圖213 單元元體圖 圖22144 應(yīng)應(yīng)變片的的布置2實(shí)驗(yàn)主主應(yīng)力的的計(jì)算電阻應(yīng)變片片的應(yīng)變變測(cè)量只只能沿應(yīng)應(yīng)變片軸軸線方向向的線應(yīng)應(yīng)變。按按圖215的的應(yīng)變片片和坐標(biāo)標(biāo)，能測(cè)測(cè)得x方向、yy方向和和45方向的的三個(gè)線線應(yīng)變。為為了計(jì)算算主應(yīng)力力還要利利用平面面應(yīng)力狀狀態(tài)下的的虎克定定律和主主應(yīng)力計(jì)計(jì)算公式式，即圖2155 應(yīng)應(yīng)變片和和坐標(biāo) 計(jì)算中應(yīng)注注意應(yīng)變變片貼片片的實(shí)際際方向，靈靈活運(yùn)用用此公式式。3實(shí)驗(yàn)步步驟實(shí)驗(yàn)中加載載過程和和應(yīng)變讀讀取方法法與純彎彎曲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)相同，請(qǐng)請(qǐng)參閱前前面有關(guān)關(guān)內(nèi)容。

25、五、截面內(nèi)內(nèi)力的分分離測(cè)量量 在在工程實(shí)實(shí)踐中應(yīng)應(yīng)變片電電測(cè)方法法不僅廣廣泛用于于結(jié)構(gòu)的的應(yīng)變、應(yīng)應(yīng)力測(cè)量量，而且且也把它它當(dāng)作應(yīng)應(yīng)變的敏敏感元件件用于各各種測(cè)力力傳感器器中。有有時(shí)測(cè)量量某一種種內(nèi)力而而舍去另另一種內(nèi)內(nèi)力就需需要采用用內(nèi)力分分離的方方法。 11彎矩矩的測(cè)量量 在在彎扭組組合的構(gòu)構(gòu)件上，只只想測(cè)量量構(gòu)件所所受彎矩矩的大小小，可利利用應(yīng)變變片接橋橋方法的的改變就就可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。圖2166 測(cè)測(cè)量彎矩矩的接橋橋方式利用圖216的的應(yīng)變片片布置，選選用A點(diǎn)沿軸軸線方向向的應(yīng)變變片接入入電橋的的測(cè)量橋橋臂AB，選選用C點(diǎn)沿軸軸線方向向的應(yīng)變變片接入入電橋的的溫度補(bǔ)補(bǔ)償臂BBC，這這樣組成成

26、儀器測(cè)測(cè)量的外外部半橋橋如圖22166。 此此接橋方方式，AA片受彎彎曲拉應(yīng)應(yīng)力，CC片受彎彎曲壓應(yīng)應(yīng)力，而而測(cè)量結(jié)結(jié)果與扭扭轉(zhuǎn)內(nèi)力力無關(guān)。又又由于分分別接于于相鄰橋橋臂，既既可以滿滿足溫度度補(bǔ)償?shù)牡囊螅€還使應(yīng)變變讀數(shù)增增加一倍倍。這樣樣就可計(jì)計(jì)算出彎彎矩的大大小，然然后與理理論計(jì)算算相比較較。2扭轉(zhuǎn)力力矩的測(cè)測(cè)量圖2177 扭扭轉(zhuǎn)力矩矩的測(cè)量量在彎扭組合合的構(gòu)件件上，只只想測(cè)量量構(gòu)件所所受的扭扭轉(zhuǎn)力矩矩，也可可利用應(yīng)應(yīng)變片的的接橋方方式來實(shí)實(shí)現(xiàn)。以以圖217中中B點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)變片為為例，將將B點(diǎn)沿軸軸線呈445的的兩個(gè)應(yīng)應(yīng)變片接接入相鄰鄰的兩個(gè)個(gè)橋臂如如圖217。由于B點(diǎn)處處于彎曲曲的中性性

27、層，所所以彎矩矩的作用用對(duì)應(yīng)變變片沒有有影響。在在扭轉(zhuǎn)力力矩作用用下,應(yīng)應(yīng)變片aa受到伸伸長(zhǎng)變形形接于橋橋臂AB，應(yīng)應(yīng)變片bb受到壓壓縮變形形接于橋橋臂BC。由由于接入入相鄰橋橋臂既自自身溫度度補(bǔ)償，又又使應(yīng)變變讀數(shù)增增加一倍倍。此處處彎曲剪剪應(yīng)力較較小而未未加考慮慮。再根據(jù)廣義義虎克定定律求得得。由于于在純剪剪切狀態(tài)態(tài)下，則則可進(jìn)一一步計(jì)算算出內(nèi)力力扭扭轉(zhuǎn)力矩矩。 除除了以上上接橋之之外，利利用A點(diǎn)或C點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)變片也也要組成成同樣功功能的電電橋來測(cè)測(cè)量扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)力矩，現(xiàn)現(xiàn)以A點(diǎn)來說說明，在在只有彎彎矩的作作用下，A點(diǎn)沿軸線呈45的方向上的伸長(zhǎng)是相等的，即a片b片伸長(zhǎng)量相等而連接于電橋的相鄰臂，則

28、相互抵消電橋輸出為零，其道理與溫度補(bǔ)償是一樣的。所以如此接橋方式可消除彎矩的影響，而只測(cè)量出扭轉(zhuǎn)力矩。 33操作作與結(jié)果果計(jì)算（1）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)方法與與純彎曲曲電測(cè)應(yīng)應(yīng)力相同同，只是是應(yīng)按現(xiàn)現(xiàn)在目的的將應(yīng)變變片接入入預(yù)調(diào)箱箱。 （22）計(jì)算算內(nèi)力時(shí)時(shí)應(yīng)寫出出計(jì)算的的各步驟驟，不能能只寫出出答案。 （33）最后后要比較較測(cè)量值值與理論論值的相相對(duì)誤差差。由于于實(shí)驗(yàn)中中各種因因素影響響，誤差差在100%以內(nèi)內(nèi)都是正正常的。六、預(yù)習(xí)思思考題 11主應(yīng)應(yīng)力測(cè)量量時(shí)，直直角應(yīng)變變花是否否可以沿沿任意方方向粘貼貼？為什什么？2電測(cè)實(shí)實(shí)驗(yàn)中，采采用半橋橋測(cè)量時(shí)時(shí)，為什什要溫度度補(bǔ)償片片？全橋橋測(cè)量時(shí)時(shí)，為什什么不

29、要要溫度補(bǔ)補(bǔ)償？基 本 實(shí)實(shí) 驗(yàn) 5壓 桿 穩(wěn)穩(wěn) 定 實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?. 觀察察并用電電測(cè)法確確定兩端端鉸支撐撐條件下下細(xì)長(zhǎng)壓壓桿的臨臨界力。2. 理論論計(jì)算兩兩端鉸支支撐條件件下細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)壓桿的的臨界力力并與實(shí)實(shí)驗(yàn)值測(cè)測(cè)試值進(jìn)進(jìn)行比較較。二實(shí)驗(yàn)儀儀器和設(shè)設(shè)備1拉壓實(shí)實(shí)驗(yàn)裝置置一臺(tái)2. 矩形形截面壓壓桿一根根（已粘粘貼應(yīng)變變片）3YJ-45001靜態(tài)態(tài)數(shù)字電電阻應(yīng)變變儀一臺(tái)臺(tái)三實(shí)驗(yàn)原原理和方方法 圖1 圖圖2壓力實(shí)驗(yàn)裝裝置見圖圖1，它它由座體體1，蝸蝸輪加載載系統(tǒng)22，支承承框架33，活動(dòng)動(dòng)橫梁44，傳感感器5和和測(cè)力儀儀6等組組成。通通過手輪輪調(diào)節(jié)傳傳感器和和活動(dòng)橫橫梁中間間的距離離，將已

30、已粘貼好好應(yīng)變片片的矩形形截面壓壓桿安裝裝在傳感感器和活活動(dòng)橫梁梁的中間間，見圖圖2，壓壓桿尺寸寸為： 厚度hh=3mmm，寬寬度b=20mmm，長(zhǎng)長(zhǎng)度l=3500mm，見見圖3（aa）， 材料為為65MMn，彈彈性模量量E=2110 GGN/mm2。對(duì)于兩端鉸鉸支的中中心受壓壓的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)桿， 其臨界壓力力為 壓桿桿長(zhǎng)度 壓桿截截面的最最小慣性性矩圖3假設(shè)理想壓壓桿，若若以壓力力P為縱坐坐標(biāo)，壓壓桿中點(diǎn)點(diǎn)撓度為為橫坐標(biāo)標(biāo)，按小小撓度理理論繪出出的P- 曲線圖圖，見圖圖4。當(dāng)當(dāng)壓桿所所受壓力力P小于試試件的臨臨界壓力力Plj時(shí)，中中心受壓壓的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)桿在理理論上保保持直線線形狀，桿桿件處于于穩(wěn)定平平

31、衡狀態(tài)態(tài)，在PP- 曲線圖圖中即為為OC段直直線；當(dāng)當(dāng)壓桿所所受壓力力時(shí)， 圖4 桿件因喪失失穩(wěn)定而而彎曲，在在P- 曲線圖圖中即為為CD段段直線。由由于試件件可能有有初曲率率，壓力力可能偏偏心，以以及材料料的不均均勻等因因素，實(shí)實(shí)際的壓壓桿不可可能完全全符合中中心受壓壓的理想想狀態(tài)。在在實(shí)驗(yàn)過過程中，即即使壓力力很小時(shí)時(shí)，桿件件也會(huì)發(fā)發(fā)生微小小彎曲，中中點(diǎn)撓度度隨壓力力的增加加而增大大。見圖圖5，若若令壓桿桿軸線為為x坐標(biāo)標(biāo)，壓桿桿下端點(diǎn)點(diǎn)為坐標(biāo)標(biāo)軸原點(diǎn)點(diǎn)，則在在處橫截面上的的內(nèi)力為為 ， 橫截面上的的應(yīng)力為為 圖5在處沿壓桿桿軸向已已粘貼兩兩片應(yīng)變變片，按按圖3（bb）半橋橋測(cè)量電電路接至

32、至應(yīng)變儀儀上，可可消除由由軸向力力產(chǎn)生的的應(yīng)變，此此時(shí)，應(yīng)應(yīng)變儀測(cè)測(cè)得的應(yīng)應(yīng)變只是是由彎矩矩M引起的的應(yīng)變，且且是彎矩矩M引起應(yīng)應(yīng)變的兩兩倍，即即 由此可得測(cè)測(cè)點(diǎn)處彎彎曲正應(yīng)應(yīng)力 并可導(dǎo)出處處壓桿撓撓度與應(yīng)應(yīng)變儀讀讀數(shù)應(yīng)變變之間的的關(guān)系式式 由上式可見見，在一一定的力力P作用下下，應(yīng)變變儀讀數(shù)數(shù)應(yīng)變的的大小反反映了壓壓桿撓度度的大小小，可將將圖4中中的撓度度橫坐標(biāo)標(biāo)用讀數(shù)數(shù)應(yīng)變來來替代，繪繪制出PP-曲線線圖。當(dāng)當(dāng)P遠(yuǎn)小于于時(shí)，隨隨力P增增加應(yīng)變變也增加加，但增增加的極極為緩慢慢（OAA段）；而當(dāng)力力P趨近于于臨界力力Pljj時(shí)，應(yīng)應(yīng)變急劇劇增加（AB段），曲線AB是以直線CD為漸近線的，因此

33、，可以根據(jù)漸近線CD的位置來確定臨界力。四實(shí)驗(yàn)步步驟1. 將壓壓桿安裝裝在兩端端鉸支承承中間；2. 接通通測(cè)力儀儀電源, 將測(cè)測(cè)力儀開開關(guān)置開開；3. 按圖圖3（bb）半橋橋測(cè)量電電路將應(yīng)應(yīng)變片導(dǎo)導(dǎo)線接至至應(yīng)變儀儀上4. 檢查查應(yīng)變儀儀靈敏系系數(shù)是否否與應(yīng)變變片一致致，若不不一致，重重新設(shè)置置 5. 在力力P為零時(shí)時(shí)將應(yīng)變變儀測(cè)量量通道置置零6. 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)手輪對(duì)對(duì)壓桿施施加載荷荷。要求求分級(jí)加加載荷，并并記錄PP值和值，在在P遠(yuǎn)小于于段，分分級(jí)可粗粗些，當(dāng)當(dāng)接近時(shí)時(shí)，分級(jí)級(jí)要細(xì)，直直至壓桿桿有明顯顯彎曲變變形，應(yīng)應(yīng)變不超超過10000 。五實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)果處理理1. 根據(jù)據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)記記錄表

34、格格2. 繪制制P-試試驗(yàn)曲線線，確定定臨界力力測(cè)試值值3. 計(jì)算算兩端鉸鉸支的臨臨界力值值六討論壓桿臨界力力測(cè)定結(jié)結(jié)果和理理論計(jì)算算結(jié)果之之間的差差異主要要是由哪哪些因數(shù)數(shù)引起的的？記 錄 表序號(hào)載 荷荷讀數(shù)應(yīng)變（）PPPdPd1234567注：表格可可根據(jù)需需要添加加建筑力學(xué)主主要的試試驗(yàn)設(shè)備備1、數(shù)控電電液伺服服試驗(yàn)機(jī)機(jī)該試驗(yàn)機(jī)為為一臺(tái)特特制設(shè)備備，主要要用于研研究生教教學(xué)和科科研，可可以對(duì)試試件同時(shí)時(shí)施加縱縱向、橫橫向和軸軸向載荷荷，即可可。加靜載也可可加動(dòng)載載，目前前在該試試驗(yàn)機(jī)上上可以完完成： 1、模擬列列車通過過彎道時(shí)時(shí)，在車車輪隨機(jī)機(jī)荷載作作用下鋼鋼軌的疲疲勞試驗(yàn)驗(yàn) 2、車輛彈

35、彈簧和橡橡膠彈簧簧的疲勞勞試驗(yàn) 33、拉壓壓桿件的的疲勞試試驗(yàn) 4、拆下作作動(dòng)器，另另加框架架等可作作多點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)。 主要技術(shù)指指標(biāo)： 11、最大大動(dòng)態(tài)試試驗(yàn)力：5000KNN ，試試驗(yàn)力精精度：1% ,可以以分為11、1/2、11/5三三檔衰減減。 22、主作作動(dòng)器行行程： S1000mm ，位移移測(cè)量精精度：1% ，可以以分為11、1/2、11/5三三檔衰減減。 33、頻率率范圍： 0.1-118Hzz 44、整機(jī)機(jī)按照頻頻率8HHz，振振幅可以以達(dá)到1mmm的技術(shù)術(shù)指標(biāo)進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)和油源源配置。 55、主要要試驗(yàn)波波形：除除正弦波波、三角角波、方方波、斜斜波以外外，能輸輸入列車車通過軌軌道時(shí)采采集到的的隨機(jī)波波（力信信號(hào)和加加速信號(hào)號(hào)）。 66、試驗(yàn)驗(yàn)空間：四立柱柱框架結(jié)結(jié)構(gòu)，底底板長(zhǎng)度度方向滿滿足25500mmm軌枕枕構(gòu)件的的試驗(yàn)及及12000mmm鋼軌的的試驗(yàn)，高高度方向向有效 2、NDWW310000微微機(jī)控制制電子式式扭轉(zhuǎn)試試驗(yàn)機(jī) 該該機(jī)主要要是微機(jī)機(jī)控制的的電子式式扭轉(zhuǎn)試試驗(yàn)機(jī)，能能夠自動(dòng)動(dòng)測(cè)量抗抗扭強(qiáng)度度、屈服服