材料力学实验指导书矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验.doc

矩形截面梁纯弯曲正应力电测试验

一、 试验名称
矩形截面梁纯弯曲正应力电测试验。
二、 试验目
1． 学习使用电阻应变仪, 初步掌握电测方法;
2． 测定矩形截面梁纯弯曲时正应力分布规律, 并与理论公式计算结果进行比较, 验证弯曲正应力计算公式正确性。
三、 试验设备
1．WSG－80型纯弯曲正应力试验台
2．静态电阻应变仪
四、 试样制备及关键技术指标
1、 矩形截面梁试样

材料: 20号钢, E=208×109Pa;
跨度: L=600mm, a=200mm, L1=200mm;
 横截面尺寸: 高度h=28mm, 宽度b10mm。
2．载荷增量
载荷增量ΔF=200N（砝码四级加载, 每个砝码重10N采取1: 20杠杆比放大）, 砝码托作为初载荷, F0=26 N。
3． 精度
满足教学试验要求, 误差通常在5%左右。
五、 试验原理
如图1所表示, CD段为纯弯曲段, 其弯矩为, 则, 。依据弯曲理论, 梁横截面上各点正应力增量为:
（1）
式中: y为点到中性轴距离; Iz为横截面对中性轴z惯性矩, 对于矩形截面, （2）
因为CD段是纯弯曲, 纵向各纤维间不挤压, 只产生伸长或缩短, 所以各点均为单向应力状态。只要测出各点沿纵向应变增量, 即可按胡克定律计算出实际正应力增量。
s （3）D。
在CD段任取一截面, 沿不一样高度贴五片应变片。1片、 5片距中性轴z距离为h/2, 2片、 4片距中性轴z距离为h/4, 3片就贴在中性轴位置上。
测出各点应变后, 即可按（3）式计算出实际正应力增量, 并画出正应力沿截面高度分布规律图, 从而可与（1）式计算出正应力理论值进行比较。
六、 试验步骤
1．开电源, 使应变仪预热。
2．在CD段大致中间截面处贴五片应变片与轴线平行, 各片相距h/4, 作为工作片; 另在一块与试样相同材料上贴一片赔偿片, 放到试样被测截面周围。应变片要采取窄而长很好, 贴片时可把试样取下, 贴好片, 焊好固定导线, 再小心装上。
3．调动蝶形螺母, 使杠杆尾端翘起部分。
4．把工作片和赔偿片用导线接到预调平衡箱对应接线柱上, 将预调平衡箱与应变仪联接, 接通电源, 调平应变仪。
5．先挂砝码托, 再分四次加砝码, 记下每次应变仪测出各点读数。注意加砝码时要缓慢放手。
6．取四次测量平均增量值作为测量平均应变, 代入（3）式计算可得各点弯曲正应力, 并画出测量正应力分布图。
7．加载过程中, 要注意检验各传力零件是否受到卡、 别等, 受卡、 别等应卸载调整。
8．试验完成将载荷卸为零, 工具复原, 经指导老师检验方可关闭应变仪电源。
七、 数据处理
1．计算弯曲梁截面各点处理论正应力增量
（1）统计测点位置
测点编号
1
2
3
4
5
测点至中性轴距离y(mm)
14
7
0
7
14
（2）计算矩形横截面对中性轴z惯性矩Iz。
（3）依据公式直接计算各点理论正应力增量。
测点编号
1
2
3
4
5
理论正应力增量(MPa)

2. 计算弯曲梁截面各点处实际正应力增量
（1）各测点原始数据统计
测点
初载
一次加载
二次加载
三次加载
四次加载
1应变仪读数
ε0=
ε1=
ε2=
ε3=
ε4=
2应变仪读数
ε0=
ε1=
ε2=
ε3=
ε4=
3应变仪读数
ε0=
ε1=
ε2=
ε3=
ε4=
4应变仪读数
ε0=
ε1=
ε2=
ε3=
ε4=
5应变仪读数
ε0=
ε1=
ε2=
ε3=
ε4=
（2） 各测点应变增量计算
测点
一次加载
二次加载
三次加载
四次加载
平均值
1应变增量
Δε1=
Δε2=
Δε3=
Δε4=
Δε平=
2应变增量
Δε1=
Δε2=
Δε3=
Δε4=
Δε平=
3应变增量
Δε1=
Δε2=
Δε3=
Δε4=
Δε平=
4应变增量
Δε1=
Δε2=
Δε3=
Δε4=
Δε平=
5应变增量
Δε1=
Δε2=
Δε3=
Δε4=
Δε平=
（3）各测点实际正应力增量计算。
测点编号
1
2
3
4
5
实际正应力增量(MPa)

3． 计算各测点理论与实际正应力误差e

测点编号
1
2
3
4
5
误差e

八、 试验作业
1．说明矩形梁纯弯曲正应力电测试验原理、 试验步骤及注意事项等;
2．分别计算各测点理论和实际弯曲正应力增量, 验证弯曲正应力公式正确性;
3．绘制弯曲正应力沿截面高度分布规律图。