探究型（創(chuàng)新）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

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1、探究型（創(chuàng)新）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)介§1膠接疊梁彎曲實(shí)驗(yàn)（詳見《材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)》第三版P100）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定由兩種不同材料組成的膠接疊梁正應(yīng)力分布規(guī)律。2、由實(shí)驗(yàn)結(jié)果探索膠接疊梁的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式并和實(shí)驗(yàn)結(jié)果作比較。二、實(shí)驗(yàn)裝置、設(shè)備和疊梁應(yīng)變計(jì)布置圖1、疊梁應(yīng)變計(jì)布片位置見下圖，有關(guān)截面尺寸均已標(biāo)注于梁上。2、WYS-1彎曲實(shí)驗(yàn)臺(tái)架、數(shù)字電阻應(yīng)變儀。三、加載方案按ΔP=800N，Pmax=4000N分五級(jí)加載分別測(cè)各點(diǎn)應(yīng)變。四、報(bào)告及要求1、實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生按上述加載方案分別測(cè)出各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變，然后計(jì)算ΔP=800N時(shí)，各測(cè)點(diǎn)的增量應(yīng)變?chǔ)う舏，對(duì)于2、3、4、5、6、7測(cè)點(diǎn)應(yīng)取前后應(yīng)變

2、的平均值，例，用坐標(biāo)紙按比例繪制實(shí)測(cè)應(yīng)變?chǔ)牛ɑ颚う牛瑧?yīng)力σ（或Δσ）沿梁高分布圖，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論計(jì)算結(jié)果應(yīng)用表格表示。2、根據(jù)分布圖可直接求出實(shí)驗(yàn)梁中性軸的位置。3、進(jìn)行理論探討，求出應(yīng)力沿兩種材料分布的解析表達(dá)式（包括中性軸位置的計(jì)算公式）。4、把解析解的結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較，計(jì)算1，2（2′），7（7′），8四點(diǎn)的誤差和中性軸理論值和實(shí)測(cè)值的誤差（誤差較大時(shí)應(yīng)討論其原因或?qū)馕鼋膺M(jìn)行修正）。5、撰寫2000字以上論文，包括工程背景或研究背景、基本理論（研究現(xiàn)狀）、應(yīng)變計(jì)布片、粘貼方法及提高靈敏度措施、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和誤差分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論、參考文獻(xiàn)?！?.雙肢

3、組合壓桿穩(wěn)定性分析（探究型實(shí)驗(yàn)）33一、工程背景和問題的提出1993年，國內(nèi)某發(fā)電廠的一臺(tái)500兆瓦進(jìn)口發(fā)電機(jī)組鍋爐發(fā)生爆炸，造成機(jī)組徹底毀壞，死亡20人。在事故現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)鍋爐機(jī)組下部冷灰斗背火面斜支撐（壓桿）發(fā)生失穩(wěn)破壞（這是引起爆炸的可能原因之一）。然而根據(jù)機(jī)組制造廠商的設(shè)計(jì)資料，斜支撐在事故發(fā)生時(shí)的實(shí)際負(fù)荷量并不足以導(dǎo)致其失穩(wěn)屈曲。由于斜支撐事實(shí)上已經(jīng)失穩(wěn)，并且與爆炸的發(fā)生可能直接相關(guān)，于是，確定這一支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算是否存在問題，便成為事故分析的一項(xiàng)重要內(nèi)容。該支撐結(jié)構(gòu)由兩根20號(hào)槽鋼為柱肢背對(duì)背組合而成（見圖1），除兩端的連結(jié)板外，柱肢間還有兩點(diǎn)用30×30m

4、m2隔離塊焊接綴聯(lián)。設(shè)計(jì)者用如下方法對(duì)這一組合壓桿進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算:將組合截面視為一個(gè)整體,實(shí)際上就是把雙肢組合壓桿作為單肢壓桿處理,相對(duì)于組合截面的虛對(duì)稱軸z(軸z是組合截面的弱軸)計(jì)算組合截面的慣性矩。由于組合壓桿柱肢的長度很大，不論將其端部簡(jiǎn)化為鉸支座還是固定端支座,壓桿的整體柔度都大于100，因此接下來就用歐拉公式計(jì)算組合壓桿的臨界壓力,并且以這樣計(jì)算得到的結(jié)果作為確定斜支撐承載能力的依據(jù)。上述計(jì)算方法是否正確,需要通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究來找到答案。由兩根或兩根以上桿件為柱肢構(gòu)成的軸對(duì)稱截面組合壓桿，在工程上是比較常見的。組合壓桿的柱肢間一般有綴板或綴條等連結(jié)結(jié)構(gòu)。顯然，

5、組合壓桿的穩(wěn)定性是依柱肢間相互聯(lián)系的強(qiáng)弱程度不同而變化的。在理論上，可以考慮兩種極端情況（只討論雙肢壓桿）：1.如果完全忽略柱肢間的相互聯(lián)系，認(rèn)為組合壓桿的每一柱肢在壓曲過程中是獨(dú)立起作33用的，也就是說，各個(gè)單肢在撓曲變形過程中，其橫截面均繞自身形心軸（例如圖1中單肢槽鋼截面的型心軸zc）轉(zhuǎn)動(dòng)，則組合壓桿的極限載荷（臨界力）應(yīng)該是單肢極限載荷的2倍，這是組合壓桿的最低承載能力，可以稱為組合壓桿極限載荷的理論下限。2.如果認(rèn)為可以把組合壓桿視為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，即認(rèn)為組合壓桿在壓曲過程中只能發(fā)生整體撓曲，每一單肢截面不再繞自身形心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而是繞組合截面的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則組合壓桿的極限

6、載荷一般要遠(yuǎn)大于單肢極限載荷的2倍（因?yàn)榻M合截面的形心主慣性矩通?？偸谴蟠蟪^單肢截面形心主慣性矩的2倍）。由此得到的極限載荷是組合壓桿的最大承載能力，可以稱為組合壓桿極限載荷的理論上限組合壓桿的實(shí)際極限載荷，應(yīng)該在理論下限和理論上限之間。但是，當(dāng)你面對(duì)一個(gè)組合壓桿的穩(wěn)定性研究問題或設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，如何才能正確合理地進(jìn)行分析，以足夠的可靠性和準(zhǔn)確性給出所要求的解答呢？本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)就是讓你發(fā)揮才能的一個(gè)良好機(jī)會(huì)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．研究大柔度弱聯(lián)系雙肢組合壓桿的穩(wěn)定性。2．培養(yǎng)綜合運(yùn)用壓桿穩(wěn)定理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法分析解決工程問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1．組合壓桿實(shí)驗(yàn)裝置。2．WYS-1實(shí)驗(yàn)臺(tái)

7、架、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求圖2所示為一由矩形截面柱肢、端部連結(jié)板（鉸支）及滑動(dòng)隔離塊構(gòu)成的組合壓桿[注]，柱肢材料的彈性模量為210GPa，滑動(dòng)隔離塊可以沿壓桿軸向移動(dòng)。在壓桿中部及大約1/4長度處，布置有8枚電阻應(yīng)變計(jì)（另外還提供溫度補(bǔ)償片）。如有必要，也可另行粘貼。圖2矩形截面雙肢大柔度弱聯(lián)系組合壓桿示意圖實(shí)驗(yàn)要求：1．33運(yùn)用理論知識(shí)，對(duì)本實(shí)驗(yàn)所提供的組合壓桿進(jìn)行初步分析，提出所要分析探討的問題，自行制定實(shí)驗(yàn)方案。1．觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2．對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分