弯曲扭转实验

弯曲实验

一．实验目的：

1.了解应变片、应变仪的基本工作原理。

2.学习电测法测定应力的基本原理和方法。

3.确定弯曲梁横截面上的正应力大小，并与理论值进行比较。

4.学习实验数据处理及作图方法，确定弯曲梁横截面上的应力分布规律。

5.测量简支梁的挠度，并与理论值进行比较。

二．实验设备：

1.XL3418型多功能实验台一套

2.XL2101型程控静态电阻应变仪一台

3.XL2116A型测力仪一台，XL1155-1t型应变式传感器一只。

4.挠度计、百分表

三．试验原理：

1）参阅材料力学、工程力学课程的教材及其他相关材料。

2）弯曲梁实验装置如图：

图示AB梁为两端铰支的四点弯曲矩形截面钢梁，在距两端支座为a处，分别作用等量

的力。梁的AB段为纯弯曲，其弯矩为。为了实测正应力，在梁的AB段内分别沿横截面表面均匀粘贴5~7个电阻应变片。当梁受到载荷F作用时，可从电阻片的变形测得各点的应变值ε。在比例极限范围内，应力与应变之间存在着正比关系，即σ=E·ε。因而通过测得应变值便可计算出该点正应力的数值。

CD梁为两端铰支的三点弯曲矩形截面钢梁，在距两端支座为a1处，作用有载荷F。在距支撑点X距离远处分别沿横截面表面均匀粘贴5~7个电阻应变片，其弯矩为

。为了实测正应力，当梁受到载荷F作用时，可从电阻片的

变形测得各点的应变值ε。在比例极限范围内，应力与应变之间存在着正比关系，即σ=E·ε。因而通过测得应变值便可计算出该点正应力的数值。

关于应变片和应变测量电路的原理，参见静态电阻应变仪。（请自己编写）

四．实验步骤

1.量尺寸

根据实验需要（三点弯曲、四点弯曲或纯弯曲实验），量取弯曲梁的相关尺寸，以及加力点、支撑点的距离。

2.将挠度仪和百分表安装被测梁上，调整百分表零点。

3.将应变片导线分别接到应变仪的桥路上（注意应变片编号与应变仪通道编号的关系）。

4.打开应变仪电源开关，当程序结束后，按下“自动平衡”键使应变仪各通道清零。

5.打开测力计电源开关，确定档位（SCLY-2数字测力计选20KN档，XL2116A测力仪选N档）。在确认没有给弯曲梁加力的情况下，按下“清零”键。

6.逐级加载，每增加0.5KN记录一次应变仪各测点的读数以及百分表读数。载荷加至4KN后，卸载。

7.根据应变仪读数和百分表读数分别计算出各点读数差与算术平均值，然后计算应力值和挠度值。

8.根据实验数据处理要求，绘制弯曲梁横截面上的应力分布图。

五．实验记录

1.梁的有关数据：

梁的宽度 b= 高度 h=

梁的有效长度 L S= 挠度的有效长度L e=

加力点到支撑点A的距离a= 加力点到支撑点B的距离a=

加力点到支点C的距离 a1=

支点C到应变片的距离 X=

弹性模量 E=

六．数据处理

七．实验结论

八．预习思考题

1.被测弯曲钢梁在跨距内可以移动吗？其结果会怎么样？

2.如果加载前应变仪显示有数字怎么办？

3.电阻应变片是由金属泊膜或电阻丝制成，测量应变时电阻丝是有电流通过的；弯曲实验中钢梁也是金属的，由于电阻应变片直接粘贴在钢梁表面，所以实验时钢梁中也有电流通过，这是正常现象，不会影响测量结果。你同意这种看法吗？为什么？

4.如果应变仪的一个窗口显示数字“-200”，这是什么意思？

5.弯曲正应力的大小是否会受材料弹性模量的影响？为什么？

6.为什么要把温度补偿片贴在与被测弯曲梁相同的材料上？

九．分析思考题

1.在弯曲实验中，应变仪采用全桥测量还是半桥测量？

2.如果应变片的灵敏系数是2.0，而应变仪却选定是2.1，实验测出的结果是大了？还是小了？

3.怎样使用等值增量方法处理实验结果？

4.主要引起实验误差有哪些因素？

5.应变片除了可以测量应力外，还可以做什么？

6.对于本次实验，你有什么体会？你有什么建议？

扭转实验

一．实验目的：

1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。

2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限、剪切强度极限。

3.确定铸铁试样的剪切强度极限。

4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。

二．实验设备及工具：

扭转试验机、游标卡尺、扳手。

三．试验原理：

塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。（在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。）

四．实验步骤

1.a低碳钢实验（华龙试验机）

（1）量直径：

用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。。

（2）安装试样：

启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。

（3）调整试验机并对试样施加载荷：

在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter键）；鼠标点“开始测试”键，给试样

施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。

（4）试样断裂后，从峰值中读取最大扭矩。从夹头上取下试样。

（5）观察试样断裂后的形状。

1.b低碳钢实验（青山试验机）

（1）量直径：

用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。

（2）安装试样：

启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，用扳手顺时针旋转，夹紧试样。

（3）调整试验机并对试样施加载荷：

在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、夹头间转角、切应变1、切应变2、试验时间的零点；选择“实验方案1”；用鼠标“新建”，在下拉菜单中，依次输入“试验编号”、“实验员”、“钢筋长度”、在“实验材料”中选择“塑性”、“材料形状”中选择“实心”和“钢筋直径”等信息后，点击“确定”；鼠标点“开始”键，就给试样施加扭矩了；在加载过程中，

注意观察试样屈服时扭矩的变化，并记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“停止”键，使试验机停止转动。

（4）试样断裂后，取下试样，从峰值中读取最大扭矩。

（5）观察试样断裂后的形状。

2.a铸铁实验（华龙试验机）