实验2矩形截面梁的纯弯曲

实验二 矩形截面梁的纯弯曲

一、实验目的

1.测定纯弯曲下矩形截面梁横截面上正应力的分布规律，并与理论值比较。

2.测定泊松比μ。

3.熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用。

二、实验仪器

1.CLDT-C 型材料力学多功能实验台

2.DH-3818型静态电阻应变仪

3.矩形截面梁实验装置一套（205E GPa =）

4.游标卡尺

三、实验原理

在纯弯曲段，见图2-1，梁横截面上任一点的正应力计算公式为

z

My

I σ=

式中：M 为弯矩；z I 为横截面对中性轴z 的惯性矩；y 为所求应力点至中性轴的距离。

2

Pa

M =

3

12

z bh I =

图2-1

为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁的侧面不同高度，平行于轴线贴有5片电阻应变片，如图2-2所示，其中3#片位于中性层处，2#、4#片分别距中性层上、下/4h 处，1#、5#片分别位于上、下表面。此外，在梁的上表面沿横向粘贴0#应变片。

组桥方式：半桥单臂接法，如图2-3所示。

加载采用增量法，即每增加等量的载荷P ∆，测出各点的应变增量ε∆，然后分别取各点应变增量的平均值i ε∆均，依次求出各点的应力增量i σ∆实。将实测应力值i σ∆实与理论应力值i σ∆理进行比较，以验证弯曲正应力公式。

i i E σε∆=∆均实

i z

My

I σ∆∆=

理

2

Pa

M ∆∆=

利用梁的上表面1#、0#应变片，可测定泊松比μ。

εμε∆=

∆均0均1

图2-2 布片方式

补偿片C D B

A

U O

I

U 工作片2R R 14R R 3

图2-3 组桥方式

四、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 及各应变片到中性层的距离y 。

2.拟定加载方案，见表1。

3.按照组桥方式，将应变片和力传感器接入桥路，并连接好应变仪的电源线。

4.设置力传感器的灵敏系数，并平衡各通道。

5.按照加载方案进行加载测试，记录实验数据。加载时应缓慢均匀地进行。实验至少重复两次，如果数据稳定，即可结束。

6.现场计算出泊松比μ和各点的应力增量i σ∆实，并将实测应力值i σ∆实与理论应力值

i σ∆理进行比较，经教师审核认可后，结束实验，使实验装置和仪器复原（卸载、拆线整理

所用仪器、关闭电源、将应变仪盖好）。

五、原始实验数据

表1

2

Pa

M ∆∆=

3

12z bh I =

i z

My

I σ∆∆=

理 （1,2,3,4,5i =） i i E σε∆=∆均实 （1,2,3,4,5i =）

100%i

i i

σσσ∆-∆⨯=∆理实理

表2

七、思考题

1.应变片是粘贴在梁表面的，为什么可以把所测的应变看成是梁横截面上的应变？

2.在梁的纯弯曲段内，若3#、4#、5#应变片的位置稍左一点或稍右一点，对测量结果有无影响？位置稍上一点或稍下一点对测量结果有无影响？