探究型（創(chuàng)新）實驗項目簡介

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1、探究型（創(chuàng)新）實驗項目簡介§1膠接疊梁彎曲實驗（詳見《材料力學實驗》第三版P100）一、實驗目的1、測定由兩種不同材料組成的膠接疊梁正應力分布規(guī)律。2、由實驗結果探索膠接疊梁的彎曲正應力計算公式并和實驗結果作比較。二、實驗裝置、設備和疊梁應變計布置圖1、疊梁應變計布片位置見下圖，有關截面尺寸均已標注于梁上。2、WYS-1彎曲實驗臺架、數(shù)字電阻應變儀。三、加載方案按ΔP=800N，Pmax=4000N分五級加載分別測各點應變。四、報告及要求1、實驗要求學生按上述加載方案分別測出各測點應變，然后計算ΔP=800N時，各測點的增量應變Δεi，對于2、3、4、5、6、7測點應取前后應變

2、的平均值，例，用坐標紙按比例繪制實測應變ε（或Δε），應力σ（或Δσ）沿梁高分布圖，實驗數(shù)據(jù)及理論計算結果應用表格表示。2、根據(jù)分布圖可直接求出實驗梁中性軸的位置。3、進行理論探討，求出應力沿兩種材料分布的解析表達式（包括中性軸位置的計算公式）。4、把解析解的結果與實測值比較，計算1，2（2′），7（7′），8四點的誤差和中性軸理論值和實測值的誤差（誤差較大時應討論其原因或對解析解進行修正）。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）、應變計布片、粘貼方法及提高靈敏度措施、實驗設計及實驗驗證、實驗數(shù)據(jù)和誤差分析、實驗結果與討論、參考文獻?！?.雙肢

3、組合壓桿穩(wěn)定性分析（探究型實驗）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500兆瓦進口發(fā)電機組鍋爐發(fā)生爆炸，造成機組徹底毀壞，死亡20人。在事故現(xiàn)場，調查人員發(fā)現(xiàn)鍋爐機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)機組制造廠商的設計資料，斜支撐在事故發(fā)生時的實際負荷量并不足以導致其失穩(wěn)屈曲。由于斜支撐事實上已經(jīng)失穩(wěn)，并且與爆炸的發(fā)生可能直接相關，于是，確定這一支撐結構的設計計算是否存在問題，便成為事故分析的一項重要內(nèi)容。該支撐結構由兩根20號槽鋼為柱肢背對背組合而成（見圖1），除兩端的連結板外，柱肢間還有兩點用30×30m

4、m2隔離塊焊接綴聯(lián)。設計者用如下方法對這一組合壓桿進行穩(wěn)定性計算:將組合截面視為一個整體,實際上就是把雙肢組合壓桿作為單肢壓桿處理,相對于組合截面的虛對稱軸z(軸z是組合截面的弱軸)計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算組合壓桿的臨界壓力,并且以這樣計算得到的結果作為確定斜支撐承載能力的依據(jù)。上述計算方法是否正確,需要通過理論分析和實驗研究來找到答案。由兩根或兩根以上桿件為柱肢構成的軸對稱截面組合壓桿，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結構。顯然，

5、組合壓桿的穩(wěn)定性是依柱肢間相互聯(lián)系的強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，認為組合壓桿的每一柱肢在壓曲過程中是獨立起作33用的，也就是說，各個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）轉動，則組合壓桿的極限載荷（臨界力）應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.如果認為可以把組合壓桿視為一個整體結構，即認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動，而是繞組合截面的對稱軸轉動，則組合壓桿的極限

6、載荷一般要遠大于單肢極限載荷的2倍（因為組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際極限載荷，應該在理論下限和理論上限之間。但是，當你面對一個組合壓桿的穩(wěn)定性研究問題或設計任務時，如何才能正確合理地進行分析，以足夠的可靠性和準確性給出所要求的解答呢？本項實驗就是讓你發(fā)揮才能的一個良好機會。一、實驗目的1．研究大柔度弱聯(lián)系雙肢組合壓桿的穩(wěn)定性。2．培養(yǎng)綜合運用壓桿穩(wěn)定理論知識和實驗方法分析解決工程問題的能力。二、實驗儀器設備1．組合壓桿實驗裝置。2．WYS-1實驗臺

7、架、靜態(tài)電阻應變儀。三、實驗內(nèi)容與要求圖2所示為一由矩形截面柱肢、端部連結板（鉸支）及滑動隔離塊構成的組合壓桿[注]，柱肢材料的彈性模量為210GPa，滑動隔離塊可以沿壓桿軸向移動。在壓桿中部及大約1/4長度處，布置有8枚電阻應變計（另外還提供溫度補償片）。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驗要求：1．33運用理論知識，對本實驗所提供的組合壓桿進行初步分析，提出所要分析探討的問題，自行制定實驗方案。1．觀察、記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。2．對實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行分