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1、第一節(jié)矩形截面梁的純彎曲實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)電測法的基本原理和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用方法。2.學(xué)習(xí)電測法中的1/4橋、1/2橋和全橋的測量方法。3.測量矩形截面梁在純彎曲段中測點(diǎn)沿軸線方向的線應(yīng)變,畫出該線應(yīng)變沿梁高度方向的變化規(guī)律,驗(yàn)證平面截面假設(shè)。4.根據(jù)上述測量結(jié)果計(jì)算測點(diǎn)的正應(yīng)力,并與理論計(jì)算值進(jìn)行比較。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1.多用電測實(shí)驗(yàn)臺。2.DH-3818型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3.SDX-I型載荷顯示儀。三、實(shí)驗(yàn)原理及方法實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-1所示,矩形截面梁采用低碳鋼制成,其彈性模量,梁的尺寸為,,。在發(fā)生純彎曲變形的梁段上,沿梁的沿軸線方向粘貼有5個(gè)
2、應(yīng)變片(其中應(yīng)變片1位于梁的上表面,應(yīng)變片2位于梁的上表面與中性層的中間,應(yīng)變片3位于梁的中性層上,應(yīng)變片4位于梁的中性層與下表面的中間,應(yīng)變片5位于梁的下表面),另外在梁的支撐點(diǎn)以外粘貼有一個(gè)應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片。應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。1.應(yīng)變測量3種測量橋路的接線方法如下:圖2-1矩形截面梁的純彎曲(1)1/4橋測量方法將5個(gè)工作片和溫度補(bǔ)償片按1/4橋形式分別接入電阻應(yīng)變儀的5個(gè)通道中,組成5個(gè)電橋。具體接法:工作片的引線接在每個(gè)電橋的、?22?端,溫度補(bǔ)償片接在電橋的、端。當(dāng)梁在載荷作用下發(fā)生彎曲變形時(shí),工作片的電阻值將隨著梁的變形而發(fā)生變化,電阻應(yīng)變儀相
3、應(yīng)通道的輸出應(yīng)變?yōu)?,于是測點(diǎn)的應(yīng)變?yōu)?2)1/2橋測量方法由于測點(diǎn)5與測點(diǎn)1的應(yīng)變之間存在關(guān)系測點(diǎn)4與測點(diǎn)2的應(yīng)變之間存在關(guān)系于是可將工作片5和1、4和2分別按1/2橋形式接入電阻應(yīng)變儀的2個(gè)通道中,組成2個(gè)電橋。具體接法:工作片5接到一個(gè)電橋的、端,工作片1接到該電橋的、端;工作片4接到另一個(gè)電橋的、端,工作片2接到相應(yīng)電橋的、端。當(dāng)梁在載荷作用下發(fā)生彎曲變形時(shí),電阻應(yīng)變儀相應(yīng)通道的輸出應(yīng)變?yōu)?,于是測點(diǎn)5和測點(diǎn)4的應(yīng)變?yōu)?3)全橋測量方法由于測點(diǎn)5、4、2和1的應(yīng)變之間存在關(guān)系于是可將工作片5、4、2和1以全橋形式接入電阻應(yīng)變儀的1個(gè)通道中,組成1個(gè)電橋。具
4、體接法:工作片5接到電橋的、端,工作片1接到的、端,工作片4接到、端,工作片2接到、端。注意:工作片4和5可以對換,工作片1和2可以對換。當(dāng)梁在載荷作用下發(fā)生彎曲變形時(shí),電阻應(yīng)變儀相應(yīng)通道的輸出應(yīng)變?yōu)椋谑菍?yīng)于測點(diǎn)5的應(yīng)變?yōu)?.應(yīng)力計(jì)算(1)應(yīng)力的測量值根據(jù)胡克定律,可計(jì)算出相應(yīng)測點(diǎn)的正應(yīng)力為式中,為梁材料的彈性模量。(2)應(yīng)力的理論值梁在純彎曲變形時(shí),橫截面上的正應(yīng)力理論計(jì)算公式為式中:為橫截面上的彎矩;為梁的橫截面對中性軸的慣性矩;為中性軸到欲求應(yīng)力點(diǎn)的距離。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.預(yù)熱電阻應(yīng)變儀和載荷顯示儀。?22?2.將各應(yīng)變片按1/4橋接法接到電阻應(yīng)變儀的
5、所選通道上。3.逐一調(diào)節(jié)各通道的電橋平衡。4.搖動(dòng)多用電測實(shí)驗(yàn)臺的加載機(jī)構(gòu),采用等量逐級加載(取),每增加一級載荷,分別讀出各測點(diǎn)的應(yīng)變值。5.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。計(jì)算出各測點(diǎn)相應(yīng)于載荷增量的應(yīng)變值,并計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力。6.再按1/2橋接法重復(fù)上述過程,測量測點(diǎn)5和測點(diǎn)4的應(yīng)變值,計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力。7.再按全橋接法重復(fù)上述過程,測量測點(diǎn)5的應(yīng)變值,計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力。8.比較上述3種測量結(jié)果。9.整理儀器,結(jié)束實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、計(jì)算與繪圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算見表2-1。根據(jù)1/4橋接法的測量結(jié)果,繪制線應(yīng)變沿梁高度方向的變化規(guī)律(見圖2-2),驗(yàn)證平面截面假設(shè)
6、。六、注意事項(xiàng)1.加載時(shí)要緩慢,防止沖擊。2.讀取應(yīng)變值時(shí),應(yīng)保持載荷穩(wěn)定。3.各引線的接線柱必須擰緊,測量過程中不要觸動(dòng)引線,以免引起測量誤差。表2-1a矩形截面梁純彎曲實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算(1/4橋接法)應(yīng)變e′載荷F/測點(diǎn)1()測點(diǎn)2()測點(diǎn)3()測點(diǎn)4()測點(diǎn)5()讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量112131415///誤差=/%?22?表2-1b矩形截面梁純彎曲實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算(1/2橋和全橋接法)應(yīng)變e′載荷F/1/2橋接法全橋接法測點(diǎn)5和1()測點(diǎn)4和2()測點(diǎn)5、4、2和1()讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量讀數(shù)增量11213141
7、5///誤差=/%圖2-2線應(yīng)變沿梁高度方向的變化規(guī)律?22?