实验3弯曲实验
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实验三 弯曲实验
一、实验目的和要求
1.学习使用试验机进行弯曲实验的基本原理和方法。
2.观察试样在弯曲过程中的各种现象,由此了解试件变形过程中变形随荷载变化规律,以及有关的一些物理现象。测定试样材料的弹性模量E 。
3. 绘制力-挠度的曲线,观察平面假设的实用性,验证纯弯曲梁的挠度计算公式。
二.实验设备、仪器和试件
1.万能材料实验机,划线台,游标卡尺,钢直尺,划针。 2.矩形截面低碳钢试样
三、实验原理和方法
(1)理论公式:
本实验的测试对象为低碳钢制矩形截面简支梁,加载方式如图3-1所示。
由材料力学可知,AB 梁将产生弯曲变形,中点C 的挠度w 最大,计算式为
Z
EI Fl w 483
=
(1) 其中,跨距
a l 2=,截面惯性矩12
3
bh I Z =,这里,b 和h 分别是横截面的宽和高。
于是材料的弹性模量E 可计算得到
Z
wI Fl E 483
=
(2) 横截面上各点正应力沿截面高度按线性规律变化,沿截面宽度均匀分布,中性轴上各点的正应力为零。截面的上、下边缘上各点正应力为最大。危险截面C 的正应力最大值为
Z
W M =
max σ (3)
其中,M 是危险截面C 上的弯矩,Z W 是截面抗弯系数
6
2
bh W Z = (4)
(2)实测方法:
实验采用手动加载方法,荷载F 大小可在计算机软件界面下的"负荷"窗口读出;挠度可在软件界面下的"变形"窗口读出。
在弹性范围内,如果测得载荷与变形数据由上式可求出要求的实验值。将实验值进行处理后可以得到材料的弹性模量E ,与理论计算值进行比较,就可以验证弯曲变形公式。
实验采用增量法。每增加等量载荷ΔF ,测得变形一次。因每次ΔF 相同,故变形应是基本上按比例增加。
四.实验步骤
1.测量矩形截面梁试样的宽度b 和高度h , 测量荷载作用点到梁支点距离a 2.在试样的侧面沿中性层划一条纵向线, 再在中性层纵向线两侧等距离各划一条纵向线; 在试样中点划一条横向线,
在中点横向线两侧等距离各划一条横向线 (上述划线用于观察变形情况和平面假设) 在试样支点各划一条横向线(用于安放试样)
3.实验时的取变形量5.00=∆l mm ,7.01=∆l mm , 9.02=∆l mm 1.13=∆l mm 左右(最好稍大些),相当于分四次加载。实验时逐级加载,并记录下各级荷载读数和变形读数。
4.手动加载结束后,卸载。然后用连续加载方式(在软件界面中点“运行”)进行实验,以便得到实验曲线。
5.进行数据处理,填写实验报告。注意,计算变形用教材或手册的弹性模量E
五.注意事项
1.认真观察、调整实验装置,确保两侧横力弯曲段长度相等。
2.注意安全!在加载时注意正确运用“快下”(快速接近试样)、“慢下”(已经接近试样)和“微下”(加载装置与试样接触,加载时)按钮
3.观察“平面假设”时,禁止加载!
六、思考题
1.尺寸、加载方式完全相同的钢梁和木梁,如果与中性层等距离处纤维的应变相等,问两梁相应位置的应力是否相等,载荷是否相等?
2.采用等增量加载法的目的是什么?
3.沿梁截面高度,应变怎样分布?随载荷逐级增加,应变分布按什么规律变化?中性轴
在横截面的什么位置?
七、实验数据及处理