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实验五 梁的弯曲正应力实验
一、实验目的
测定梁纯弯曲时的正应力分布规律,并与理论计算结果进行比较,验证弯曲正应力公式。
二、实验设备
1、万能试验机。
2、静态电阻应变仪与预调平衡箱。
3、游标卡尺、钢尺。
三、实验原理
已知梁受纯弯曲时的正应力公式为
式中M为作用在截面上的弯矩,JZ为横截面对中性轴Z的惯矩,Y为由中性轴到欲测点的距离。
本实验采用低碳钢制成的矩形截面梁,在梁承受纯弯曲的某一截面上,沿轴向贴上五个电阻变应片,如图7—1所示,Rl和R5分别贴在梁的顶部和低部,R2、R4贴在 的位置,R3在中性轴上。当梁受弯曲时,即可测出各点处的轴向应变(i=1、2、3、4、5)。由于梁的各层纤维之间无挤压,根据单向应力状态的虎克定律,求出各点的实验应力 为:
= E·(i=1、2、3、4、5)
式中E是梁材料的弹性模量。
这里采用的增量法加载,每增加等量的载荷△P,测得各点相应的应变增量为△,求出△的平均值,依次求出各点的应力增量△为:
△ = E· (7—1)
把△与理论公式算出的应力增量:
△ = (7—2)
加以比较从而验证理论公式的正确性。从图 7—l的试验装置可知,△M应为:
(7—3)
四、实验步骤
1、根据材料的屈服极限,拟定加载方案。
2、选用试验机测力盘,复习试验操作规程。
3、将各工作片、补偿片接入预调平衡箱,各点预调平衡。
图7—1
4、检查及试车
请指导教师检查后,开始试车。上升试验机工作台。当试验机压头接近横梁时,减慢上升速度,以防急剧加载,损坏试件。加载至预定载荷的最大值时,慢慢卸载,检查试验机,应变仪是否处于正常状态。
5、进行试验
再次预调平衡,分级加载,逐次逐点进行测量,记下读数,直至最大载荷,测量完毕后,卸载。上述过程重复两次,以获得具有重复性的可靠试验结果。
五、实验结果的处理
1、根据实验结果,逐点算出应变增量平均值代入公式(7—1)求出△。
2、根据公式(7—3)、(7—2)计算各点的理论弯曲应力值△。
3、实验值与理论值进行比较,求出百分误差。
六、思考题
1、实验结果和理论计算是否一致?如不一致,其主要影响因素是什么?
2、弯曲正应力的大小是否会受材料弹性系数E的影响?
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