偏心拉伸实验报告

预习要求：

1、 预习构件在单向偏心拉伸时，横截面上的内力分析；

2、 复习电测法的不同组桥方法；

3、 设计本实验所需数据记录表格。

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：

北京航空航天大学、材料力学、实验报告

实验名称：偏心拉伸实验

学号

39051320

姓名

喻海川

实验时间：2011年 1月 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

成绩

实验地点：主楼南翼116室

9 9

教师

图一 试件示意图 h R a

R b

b

t

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

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。

图二

图三

图四

)(2

1

)]

()[(21b 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 ：

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：P 0=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；

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；

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

1． 对几组实验数据求平均值；

2． 最大正应变增量 N

N

n t a

∑=-∆=

∆1

max )

(εε

ε；

3． 材料的弹性模量∑=∆⋅⋅∆=

N

n p

A N P E 1ε ；

4． 求实验段横截面上的最大正应力增量max max εσ∆⋅=∆E ；

5． 试件的偏心距N

P E

W e Z N

n M

⋅∆⋅⋅∆=

∑=1

ε

。

七、数据处理

L=30.06 mm H=7.02 mm 1、最大应变数据

εmax =εa 平=3.767×10−6

2、全桥组接线数据 2εP =Δε平=466.3×10−6 故有εp =233.2×10−6 E=

ΔP

LH εp =

104

30.06×10−3×7.02×10−3×233.2×10−6

=203.2 GPa

2εM =Δε平=349.3×10−6 故有εm =174.7×10−6

e =

E εM ΔP

W z W z=

HL 26

故有 e =

HL 2εM 6ΔP

=3.75×10−3 m=3.75 mm

八、思考题

1．材料在单向偏心拉伸时，分别有哪些内力存在。

答： 材料在单向偏心拉伸时。存在轴向拉力和弯矩力两个内力。

2．通过全桥法测εP 和利用εP =(εmax -εM )测εP ，哪种方法测量精度高。