电测纯弯曲梁正应力实验

电测纯弯曲梁正应力实验
教学大纲
一、学时
实验学时：2
二、适用专业及年级
所有开设工程力学的专业，2年级。

三、实验目的
1.学习使用电阻应变仪测量应变以确定应力的基本原理和方法。

2.测定梁承受纯弯曲时的正应力分布，并与理论计算结果进行比较，以验证弯曲正应力公式。

四、实验仪器及设备
1.纯弯曲梁实验装置一套
2.应变片
3.电阻应变仪
五、实验原理
低碳钢的矩形截面梁，在梁的纯弯曲部分，沿梁的侧面不同高度刻划平行于轴线的纵向线1-1、2-2、3-3、4-4、5-5， 3-3线位于梁的中性层上，1-1和5-5位于梁的上下两表面，2-2和4-4位于梁中性层和上下两表面之间，各距3-3线等远，其距离分别为y 1、y 2。

这些线
段表示梁的纵向纤维。

梁受纯弯曲时，各层纤维处于单向拉伸或压缩状态，其长度将发生改变。

我们沿刻线方向粘贴电阻应变片，用电阻应变仪测出梁受力后各纤维层的应变ε实，由虎克定律求出实验应力σ实.
实实εσ⨯=E （公式1） 式中：E 是梁所用材料的弹性模量。

实验时采用螺旋手柄加载，可以连续加载，载荷大小由拉压传感器通过应变仪读出。

当载荷增加ΔP 时，通过两根加载杆，使得测试梁两端的受力点分别增加ΔP/2，本实验采用“一次增载法”，既对钢梁先加一初载荷P 初，读出应变仪的初读数ε初，然后一次加载至额
定载荷总P ，读出对应的应变值ε
总，其应变增量△ε实=ε总-ε初。

如此重复三次。

计算出三次应变增量△ε实 的平均值实ε∆后，即可由虎克定律求出应力增量
△σ实=E ×实ε∆ （公式2） 采用上式，可依次求出各层纤维的应力。

按纯弯曲理论，计算各层纤维应力增量的理论公式为 Z
I y M ⨯∆=∆理σ （公式3） 式中：弯矩△M= △P ×a （△P —载荷增量，a －加力点到支座的距离）
y 为各 纤维层至中性层的距离。

I z 为横截面对中性轴Z 的惯性矩，对于矩形截面312
1bh I Z =
六、实验步骤
1.测量矩形截面梁的宽度b和高度h，载荷作用点到梁支点距离a，并推算出各应变计
到中性层的距离y。

按指定条件把梁支座和加力点的位置调好。

2.根据电阻应变仪使用规程，联接好导线，将仪器调平衡。

3.采用上述“一次增载法”，依次测量1-1、2-2、3-3、4-4、5-5各纤维层的应变数值。

4.实验完毕后将仪器、工具等复原，填写实验报告。

七、注意事项
1.须按操作规程使用电阻应变仪，转动各旋纽时应缓慢、轻巧。

2.接好导线并拧紧，测量过程中不能触动导线。

八、思考题
1.如实验值与理论值之间存在误差，试分析误差产生的原因?
2.梁的材料是普通碳素钢，若[σ]=160Mpa，试计算此梁能承受的最大载荷P
?
max
3.弯曲正应力的大小是否受材料弹性模量E的影响？当弯矩和截面尺寸相同时，各点的
应变值是否与E有关?
4.电阻应变测量为什么需做温度补偿？温度补偿计为什么能消除工作应变计的温度影
响？对温度补偿计有何具体要求？
九、实验教科书、参考书
教科书：1.于文英,张润利.材料力学实验原理及方法,内部教材,2002年.
参考书：1.刘鸿文.简明材料力学.北京：高等教育出版社,1997年.
2.范钦珊主编.材料力学.北京：高等教育出版社,2000年.。