偏心拉伸实验

实验名称：直梁弯曲实验

（四点弯）

学号 姓名

实验时间：2010年05 月 19 日

试件编号

试验机编

号

计算机编

号

应变仪编号

百

分

表编号

同组

实验地点： 12 12 12 12

教师

实验三 偏心拉伸实验

一、实验目的

1．测量试件在偏心拉伸时横截面上的最大正应变m ax ε； 2．测定中碳钢材料的弹性模量E ； 3．测定试件的偏心距e ；

二、实验设备与仪器

1．微机控制电子万能试验机； 2．电阻应变仪； 3．游标卡尺。

三、试件

中碳钢矩形截面试件，（如图所示）。

截面的名义尺寸为h ×b = (7.0×30)mm 2 ，MPa s 360=σ。

四、实验原理和方法

试件承受偏心拉伸载荷作用，偏心距为e 。在试件某一截面两侧的a 点和b 点处分别沿试件纵向粘贴应变片R a 和R b ,则a 点和b 点的正应变为：

εa =εp +εM +εt （1） εb =εp -εM +εt （2）

式中： εp ——轴向拉伸应变

εM ——弯曲正应变

图一 试件示意图 h R a

R b

b

t

εt ——温度变化产生的应变

有分析可知，横截面上的最大正应变为：

εmax =εp +εM (3)

根据单向拉伸虎克定律可知：

p

A P E ε=

(4)

试件偏心距e 的表达式为：

P

E

W e Z M ⋅⋅=

ε (5)

可以通过不同的组桥方式测出上式中的εmax 、εp 及εM ，从而进一步求得弹性模量E 、最大正应力max σ和偏心距e 。 1、测最大正应变εmax

组桥方式见图二。（1/4桥；2个通道）

εmax =εp +εM

=(εp +εM +εt ) -εt

=εa -εt (6)

2、测拉伸正应变εp

全桥组桥法（备有两个温补片），组桥方式见图三。

)(2

1

)]

()[(21

b t t a t M P t t t M P P εεεεεεεεεεεεε+--=+-+--++= (7)

将εp 代入式（4），即可求得材料的弹性模量E 。

3、测偏心矩e

半桥组桥法，组桥方式见图四。

)(2

1

)]()[(2

1

b a t M P t M P M εεεεεεεεε+=+--++=

(8)

将εM 代入式（5）即得到试件的偏心距e ：

图二

图三

图四

为了尽可能减小实验误差，实验采用多次重复加载的方法。可参考如下加载方案：P0=6KN，P max=16KN， P=10KN，N=4。

五、实验步骤

1.设计实验所需各类数据表格；

2.测量试件尺寸；

测量试件三个有效横截面尺寸，取其平均值作为实验值。

3.拟定加载方案；初始载荷为6KN，应变仪清零，一次加到16KN,记录应变仪读数。

4.试验机准备、试件安装和仪器调整；

5.确定各项要求的组桥方式、接线和设置应变仪参数；K=2.08;R=120Ω

6.检查及试车；

检查以上步骤完成情况，然后预加一定载荷，再卸载至初载荷以下，以检查试验机及应变仪是否处于正常状态。

7.进行试验；

将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。重复加载，每重复一次，记录一次应变仪的读数。实验至少重复四次，如果数据稳定，重复性好即可。

8.数据通过后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。

六、试验结果处理

试件宽L=30.03mm，厚H=7.82mm

1，最大正应变增量 N N

n

t a ∑=-∆=1

max )

(εεε=375×10-6 。

2，材料的弹性模量∑=∆⋅

⋅∆=

N

n

p A N

P E 1

ε

εp =207.65×10-6 ，A=L ×H ，△P=10 kN ,

代入上式得，E=205.1 GPa.

3, 试件的偏心距N

P E

W e Z N

n M

⋅∆⋅⋅∆=

∑=1

ε

,

εM =167.25×10-6

，Wz =HL 2

6

代入上式可得：偏心距 e =4.03 mm