小刚架实验 - 南京航空航天大学精品课程建设

小刚架实验
一．实验目的
1. 用电测法测定A-A 、B-B 截面应变及拉（压）杆上应变。

3. 探讨小刚架结构理论计算和实验结果之间差异的来源。

4. 通过实验，根据理论计算结果和实验测试结果之间的差异，谈谈自己的体会。

二．实验仪器和设备
1．小刚架实验装置一台；
2．YJ-4501A 静态数字电阻应变仪两台；
三．实验原理和方法
小刚架实验装置如图1所示。

它有小刚
架1，定位板2，支座3，试验机架4，加载
系统5，两端带万向接头的加载杆6，加载压
头（包括φ16钢珠）7，加载横梁8，载荷传
感器9和测力仪10等组成。

该装置上小刚架
结构形式及尺寸如图2所示，均为LY12铝
合金材料，拉（压）杆横截面外径为16
φ（mm ），壁厚为1（mm ）的铝合金管，铝合金材料的弹性模量270m GN E =。

横梁上已粘
贴好两组应变片，拉（压）杆上也粘贴了一
组应变片。

图1
图2
实验时，通过旋转手轮，带动蜗轮丝杆运动而使小刚架受力大小发生化变, 转动
旋紧螺母也可使小刚架的受力大小发生变化。

该装置的加载系统作用在小刚架上力的大小通过拉压传感器由测力仪直接显示，旋紧螺母使拉杆受力变化的大小由其上应变
片组成全桥或半桥由应变仪显示。

在小刚架横梁上的A-A、B-B截面，沿梁高度已各自粘贴了一组应变片，分别为1~5号应
变片和1*~5*号应变片，两组应变片距
横梁中性层距离相同，尺寸见图3；在
拉杆上沿拉杆的轴向和横向共粘贴了四
片应变片，见图4。

当拉杆不受力，小
刚架受P力作用后，A-A截面为纯弯曲图3
段，B-B截面为横力弯曲段；在同样的
P力作用下，可通过调节旋紧螺母，改
变拉杆的受力（此时P力也会改变），
通过应变仪可分别测得横梁纯弯曲段内
A-A截面的应变、横力弯曲段B-B截面
的应变以及拉杆的应变，从而由实验数
据可以计算出小刚架上A-A、B-B截面
的应力和拉杆所受的轴力。

小刚架有关尺寸: L1=620mm，
L2=300mm，L3=350mm，a=150mm，c=55mm，
H=90mm，拉杆外径φ16mm，壁厚1mm，图4
因为拉杆两端是实心连接的，计算时拉杆长度取L3。

本实验横梁上应变片用公共接线法，接置一台应变仪上（该应变仪以下称1#应变仪），拉杆应变片按图4用全桥或半桥接线法接置另一台应变仪上（以下称2#应变仪）。

四．实验步骤
1. 接通测力仪电源, 将测力仪开关置开
2. 按实验要求，将应变片测量导线分别接至1#应变仪和2#应变仪上
3. 检查应变仪灵敏系数是否与应变片一致，若不一致，重新设置。

实验操作方案1
1. 松开旋紧螺母，使拉杆不受力
2. 通过旋转手轮，带动蜗轮丝杆运动，使小刚架受力达到初始值P O (0.2KN)
3. 对1#应变仪上各测量点置零，
4. 继续旋转手轮，带动蜗轮丝杆运动，使小刚架受力达到P1值(一般取1.2KN，
最大力不超过1.5KN)
5. 记录1#应变仪上各测点应变值
6. 拧紧旋紧螺母，使拉杆受力达到某一应变值（全桥不超过800微应变，半桥不
超过400微应）；拉杆应变也可分级施加（建议分二级或三级）
7. 记录载荷P值和1#应变仪上各测点应变值。

实验操作方案2：
1. 松开旋紧螺母，使拉杆不受力，并将2#应变仪测量通道置零
2. 通过旋转手轮，带动蜗轮丝杆运动，使小刚架受力达到初始值Po(0.2KN)
3. 对1#应变仪上各测量点置零
4. 拧紧旋紧螺母，使拉杆受力达到某一应变值（一般全桥在600微应变以内，半
桥在300微应变以内）
5. 记录载荷P值和1#应变仪上各测量点应变值。

6. 继续旋转手轮，带动蜗轮丝杆运动，使小刚架受力在P值基础上增加1KN
7. 记录1#应变仪上各测量点应变值和2#应变仪的应变值。

五．实验结果的处理
1. 根据实验方案设计实验数据记录表格
2. 根据小刚架结构建立力学计算模型，计算A-A、B-B截面应力、拉（压）杆内
力
3. 根据实验数据计算A-A、B-B截面应力、拉杆内力。

六．讨论
1. 探讨小刚架结构理论计算和实验结果之间差异的来源。

2. 通过实验，根据理论计算结果和实验测试结果之间的差异，谈谈自己的体会。