浙大压杆稳定实验报告

材料力学实验1305一、实验目的：1、观察压杆的失稳现象；2、测定两端铰支压杆的临界压力；3、观察改变支座约束对压杆临界压力的影响。二、设备及装置：1.带有力传感和显示器的简易加载装置或万能电子试验机；2.数字应变仪；3.大量程百分表及支架；4.游标卡尺及卷尺；5.试样，压杆试样为由弹簧钢制成的细长杆，截面为矩形，两端加工成带有小圆弧的刀刃。在试样中点的左右两端各贴仪枚应变片。6.支座，支座为浅V性压杆变形时两端可绕Z轴转动，故可作为铰支架。三、实验原理和方法：1、理论计算：理想压杆，当压力P小于临界压力crP时，压杆的直线平衡是稳定的。这时压力P与中点挠度的关系相当于右图中的直线OA。当压力到达临界压力crP时，压杆的直线平衡变为不稳定，它可能转为曲线平衡。按照小挠度理论，P与的关系相当于图中水平线AB。两端铰支细长杆的临界压力由欧拉公式计算2cr2PEIl，其中I为横截面对z轴的惯性矩。2、实测时：实际压杆难免有初弯曲，材料不均匀和压力偏心等缺陷，由于这些缺陷，在P远小于crP时，压杆已经出现弯曲。开始，很不明显，且增长缓慢，如图中的OCD段。随着P逐步接近crP，将急剧增大。只有弹性很好的细长杆才可以承受大挠度，压力才可能略微超过crP，实测时，在压杆两侧各贴一应变片，测定P-曲线，对前后应变取增量，当大于上一个的的2倍时即认为此时的压力为临界压力。3、加载分两个阶段，在理论值crP的70%~80%之前，可采取大等级加载，载荷超过crP的80%以后，载荷增量应取得小些。在整个实验过程中，加载要保持均匀、平稳、缓慢。材料力学实验1305四、实验结果1、理论计算参数记录：b=30.04mm,h=3.54mm,k=2.19,L=515mm,E=210GPa𝐼=𝑏ℎ312=1.1105×10−10𝑚4，则由欧拉公式得𝐹𝑐𝑟=𝐸𝐼𝜋2𝑙2=867.8𝑁2、实测临界压力：实验数据记录如下：载荷/N应变仪读数/应变增量/100112001653002711400431650065226001064170018680750269837603225377035937780401427904515080048534805519348105604181560848820664568256993583086816984010131458501140127855138024086016552758641933278由应变增量不难发现，864N为临界压力，与理论值的误差为|867.8−864|867.8×100%=0.09%材料力学实验13053、将实验数据通过软件处理得F-图，也可见临界压力接近864N五、思考题两端V形支座的底线不在压杆的同一纵向对称平面内，则有一扭矩产生，会使得压杆更容易失稳，故实测临界压力降低。有可能是V形支座的底线不在压杆的同一纵向对称平面内，也有可能是材料的不均匀程度较大，压力偏心现象严重，导致临界压力实测值远低于理论值。六、对本实验提出意见或建议1.建议将实验课时间合理安排，避免由于课时太紧而导致教学进度无法完成，试验时间时间不能保证的情况，这样一方面影响了老师的讲课效率，另一方面也耽误同学们接下来的其他课程。2.0100200300400500600700800900100005001000150020002500F-曲线F/N/(10-6)