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组合梁应力分析实验 清华大学力学系 材料力学实验室 实验背景 组合梁的特点 组合梁在工程中的应用之一 ： 汽车 组合梁在工程中的应用之二：建筑 组合梁在工程中的应用之三：桥梁 实验目的 实验原理 叠梁之间的变形 叠梁变形前后示意图 公式完全适用 叠梁力学模型建立 在叠梁中决定弯距的因素 契块梁 楔块梁之间的变形 楔块梁变形前后示意图 楔块梁力学模型建立 思考题 实验机仪器及试件 实验内容 实验步骤 本实验报告的要求 实验的原始数据 实验曲线的正确画法 附 1/4桥测量的操作步骤 测量数据 * * 实验背景 实验目的 实验原理 思考题 实验仪器 实验步骤 实验结果分析要求 人们发现在梁受到力的作用产生弯曲时，横截面上的应力分布是上下表面大中间小，材料的利用率很不合理，因此提出了改进： 改变截面的外形，如工字钢，槽钢，方钢等； 多层复合与叠加，中间选用强度低的材料，上下表面则选用强度高的材料，如三合板，五合板等，或就是把几个梁叠放，如组合梁。 组合梁－－顾名思义就是由两根以上的梁组 合而成。 组合梁的材料可以相同，也可以不同。 组合梁的几何尺寸根据实际需要，可相同， 也可以不同。 沿组合梁轴向有无约束，对梁的应力分布影 响将是很明显的。 汽车钢板弹簧是由多根弯曲的钢板组合而成。 建筑材料中普遍采用胶合板结构 组合梁在悬索桥中的应用 公路铁路两用桥 用电测法测定组合梁的应力分布规律。为建立理论计算模型提供实验依据。 通过实验和理论分析，了解不同材料、不同约束条件对组合梁的内力及应力分布规律的影响。 学习多点测量技术和利用实验测量结果分离内力的方法。 叠梁 (有两种组合：相同材料；不同材料，两梁之间不加约束。) 忽略两梁间的摩擦力，两梁之间的变形规律如何： 与整梁一样 ？ 各变各的 ？ 介于两者之间 ？ 各变各的，各自有独立的中性轴。 因此对于叠梁而言，在三点弯曲状态下，如果忽略两梁之间的摩擦力，梁受力后，可近似认为两根梁分别按照各自的变形规律变形，与整梁的变形规律一样，弯曲正应力公式完全适用。 平衡条件: M总 = M上 + M下 变形条件：在小变形时，上梁的下表面与下梁的上表面的曲率半径相同，即ρ上 = ρ下 。试件的高度与曲率相比为无穷小量可忽略不计，因此可以认为上下两梁中性层的曲率半径一样，则有 M上(x) E上 I上 = M下(x) E下 I下 M上 E上 I上 = M下 E下 I下 由公式可以看出： M与材料的性能有关； M与截面几何尺寸有关。 当两梁的截面的几何尺寸相同，材料一样时 M上 M下 = 当两梁的截面的几何尺寸相同，材料不同时 M上 M下 = E上 E下 楔块梁(两梁之间加约束)，契块的作用是限制上下两梁之间的轴向变形。 在忽略两梁间的摩擦力，两梁之间的变形规律： 与整梁一样 ？ 与叠梁一样 ？ 介于两者之间 ？ 平衡条件: M总 = M上 + M下 + N上 + N下 N上 = N下 变形条件：在小变形时， 上梁的下表面与下梁的上表面的曲率半径相同，即ρ上 = ρ下 上梁的下表面与下梁的上表面的总变形相同， 即 Δl上 = Δl 下 而 Δl =∫ εx dx h 2 2 h 1、分析整梁（矩形截面H=2h,B=2b）、同种材料叠梁、不同材料叠梁、楔块梁在相同的支撑和加载条件下承载能力的排列顺序。判断的根据是什么？ 2、上述三种梁的应力沿截面高度是怎样分布的，其内力大小与性质有什么共同点和不同点。 3、如果再将同种材料的楔块梁加以比较，其承载能力应排列第几位，为什么？ 4、楔块梁的应力分布有什么特点，它与叠梁有何不同，内力性质有何变化？ 试验机 WDW 3020 应变仪 YE2539 钢钢叠梁 两个 钢铝叠梁 两个 楔块梁 两个 1.实验前的讨论。 分析整梁（矩形截面H=2h,B=b）、相同材料的叠梁、不同材料的叠梁在相同支撑和加载条件下承载能力的区别。判断地依据？ 上述三种梁的应力沿截面高度是如何分布的，内力的大小与性质有何相同和不同之处。 如果与相同材料的楔块梁比较，其承载能力如何排序，为什么？ 楔块梁的应力分布与叠梁比较有何特点，内力性质有何变化。 2. 实验中：每个小组只测一种梁的应力分布，组桥方式为单臂测量。 3. 实验后：对实验数据的分析。 根据测试结果判断承载能力。 根据测试结果计算内力。 根据测试结果计算轴向力、弯矩。 每个小组只测一种梁的应力分布，组桥方式为单臂测量。 公布各组的测试结果，分析和比较测试数据的差别，并