材料力学实验报告——桥路与弯曲应力

实验名称：桥路与弯曲应力实验实验日期：2012.3.22实验人：XXX学号：XXXXXX班级：XXXXX同组人员：XXX一．实验目的1.测量矩形截面梁在横弯时指定截面的最大应变值，比较和掌握不同组桥方式如何提高测量灵敏度的方法。并求出各种组桥方式下的桥臂系数B。2.测量矩形梁在横弯条件下指定截面的应力分布规律，并与理论值进行比较。二．实验装置及仪器设备1．实验装置本实验是将矩形截面梁安置在WDW-3020型电子万能试验机上，梁的受力方式为三点弯曲。通过试验机的控制面板操作试验机，实现对三点弯曲梁加载，施加的载荷由控制面板读出。在指定截面上沿梁的高度分布有9枚电阻应变片，施加到额定载荷时，由YE2539高速静态应变测试系统自动检测电阻应变片所感受的应变值。装置简图如图2-7所示。2．实验设备1）WDW-3020电子万能试验机2）矩形截面梁一根3）YE2539高速静态应变测试系统三．实验基本原理在平面弯曲条件下，矩形截面梁任一截面上的应力沿高度的变化可按下式计算。式中：M——该截面上的弯距；Jy——截面惯性距；Z——所求点至中性轴的距离。其最大应力产生在上、下表面，最大值为式中W为梁的抗弯截面系数。（2-13）式是在平面假设的条件下推导出来的，是否正确可通过实验来验证。本实验指定截面的电阻应变片布置如图（2.7）所示。在初载荷P0和末载荷PN时，通过应变仪分别读出测量值即为初读数ε0和末读数εN。此时各片电阻片的测量应变值为Δε＝εN－ε0，通过σ=Eε即可计算出各点的应力值。在梁的上下表面各布置了两枚电阻片，可利用各种组桥方式测定最大应变值，并比较各种组桥方式下的灵敏度大小。四.实验步骤1.检查矩形截面梁的加力点位置与支座位置是否正确（以梁上刻线为准），梁的截面尺寸由同学自己测量。2.根据试样尺寸及机械性能指标计算试验的许可载荷，并确定初载荷P0及末载荷PN，单位为牛（N）。3.熟悉并掌握试验机的操作规程及高速静态应变测试系统的使用方法；设置试验的负荷定载值，该值要稍大于PN值，以便使试样不因误操作造成试样的损坏。启动试验机预加载荷到P0值。待仪器稳定后，通过操作计算机的控制软件进行初始平衡和试采样，使测量的各通道应变初值ε0置零；然后将载荷加至PN值测量εN，求出两次读数差值。共重复加卸载2～3次，每次相对误差不超过5%，否则应检查接线是否牢靠，仪器工作是否正常，排除故障然后重做。4.用单臂组桥方法测9个应力片的ε0、εN，计算实验△ε、σ实，理论σ理，并比较相对误差。测量梁的尺寸数据。5.完成全部试验内容，实验数据经教师检查合格后，卸掉载荷、关闭电源、拆下引线、整理好实验装置，将所用工具放回原处后离开实验室。5.试验数据的整理及结果计算组桥点号梁高负载（N）ε0（με）εN（με）△ε（με）平均△ε（με）ε实（με）σ实(Mpa)σ理(Mpa)δ（%）＝εN－ε010500-2-366-364-362-348.0769-71.7038-75.99655.65%055003-363-36000205000-380-380-379.5-364.9038-75.1702-75.99651.09%055002-381-3790036.735001-302-303-303.5-291.8269-60.1163-50.66446.7355007-297-30400413.5500-1-150-149-151.5-145.6731-30.0087-25.332213.555007-147-15400520.25000-4-4-7-6.730769-1.38654020.255005-5-1000626.9500-2147151147141.3461529.1173125.3321826.95500414714300733.75000300300298286.5384659.0269250.6643633.75500430029600840.45000380380379.5364.9038575.1701975.996541.09%40.45500438337900940.45000381387379.5364.9038575.1701975.996541.09%40.45500238037800（5）按下式计算梁的上下表面最大应力的实验值与理论值的相对误差并分析产生误差的原因。y=3.8409x-77.536R²=0.9934-100-80-60-40-2002040608010001020304050坐标轴标题坐标轴标题图表标题系列1线性(系列1)产生分析可能误差：1.仪器测定应变的精度。2.可能载荷的加载有误差，不是500,5500N。3.应变片贴面的位置不处于均分状态。4.由于弯曲应力公式中Iz的计算h三次方项，因此h的测定会产生较大的误差。5.应变片本身的问题，如，本实验中第一号应变片位于上表面，在上下表面其他的三个应变片都十分接近的情况下，唯独其一个有较大误差，受载荷不正对的可能性排除，因此十分有可能就是应变片自身的误差。七.思考题1．如果中性层的实测应变值不为零是由什么原因产生的？它与相临两片的数据有何关系，如何修正？2．分析造成梁上表面或下表面两片电阻片的实测值不相同的原因，如何修正。3．如果试验机压头不垂直与梁的表面，会对实验结果产生什么影响，如何利用组桥方法消除这种影响。4．假如一个立柱受偏心压缩，如何布片既能测出轴力又能测出弯距。如何组桥？八.实验原始数据1.初载荷P0＝500N；末载荷PN＝5500N。2.梁的截面尺寸：h=40.38mm;b=24.21。3.支座跨度L=650mm，a=200mm。4.电阻应变仪的灵敏系数K仪＝2.0,电阻片灵敏系数K片＝2.08。6.试样的弹性模量E＝2.06×10^5Mpa。7.加载速度1mm/min，接近额定载荷时0.05mm/min。