§1 低碳钢和铸铁的拉伸试验

§1 低碳钢和铸铁的拉伸试验 梁的弯曲正应力实验 梁弯曲变形时，其横截面上会产生弯曲正应力和弯曲切应力，测定梁横截面上弯曲正应力分布规律，了解约束对梁弯曲正应力的影响，使学生对弯曲理论有进一步的了解。 直梁(单一 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 矩形截面梁，俗称直梁)和组合梁(如叠梁、楔块梁和夹层梁)均可作为弯曲正应力实验试样，而叠梁、楔块梁和夹层梁又均可以是几种不同材料的组合。它们的测试原理、实验方法基本相同，仅组合截面上应力分布规律不一样而已。学生可自己选择其中一种试样完成梁的弯曲正应力实验。本节结合直梁和夹层梁、叠梁叙述其测试原理和实验方法。 一、实验目的 1(熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。 2(测定梁纯弯曲段横截面上的正应力分布规律，将实测值与理论计算值进行比较。 二、仪器、设备 1. 力学试验台。 2. 静态应变仪。 3. 辅助工具和量具。 三、实验原理与方法 直梁和组合梁的结构、尺寸和加载方式如图4.1(a)、(b)、(c)、(d)所示。图4.1(a)为直梁，二端铰支，四点弯曲加载;图4.1(b)为夹层梁，二端铰支，四点弯曲加载;图4.1(c)为叠梁，二端铰支，三点弯曲加载;图4.1(d)为悬臂叠梁，在自由端加载。 直梁可采用铝合金或45号钢制成。在梁指定截面的梁侧面上，沿与梁轴线平行的中性层、?h/6和?h/3处共贴有五枚应变片;上下表面各布置了两枚应变片，以检查载荷是否偏斜，及用于各种组桥方式测定最大应变值。 夹层梁上、下层是45号钢板，厚度相同，中层是铝合金板，三层用螺栓联结，锥销定位。在梁指定截面的上、下表面各粘贴两枚应变片，一个侧面上等间距地粘贴五枚应变片。 1 F，,F0 加载器上的压锟副梁 21 34 h56支承锟 798 baac (a) 直梁(矩形截面)实验装置 F，,F0 加载器上的压锟副梁 12 st34Alb5 bb6支承锟st722 98baac 参考尺寸:a=130mm b=18mm C=140mm (b) 夹层梁实验装置(四点弯曲加载) F，,F 0 加载器上的压锟 12 3ab4L 56b7 8109 b支承锟a L 参考尺寸: a=155mm b=18mm L=400mm (c) 叠梁实验装置(三点弯曲加载) 2 F+Fa0 加载器压锟12 3b4 56b7 8109L b固定端 支座 参考尺寸:a=200mm b=18mm L=300mm (d) 悬臂叠梁实验装置(自由端加载) 图4.1 梁弯曲实验装置 (d) 悬臂叠梁实验装置(自由端加载) 叠梁上、下梁可以是同一材料，亦可以是不同材料，可任意组合。图示是由45号钢和LYCZ铝合金叠合而成的组合梁，截面为正方形。加载方式分别为三点弯曲加载(图4.1c)12 和在自由端加载(图4.1d)。在梁的指定截面位置粘贴有十枚应变片，其中:上梁顶面和下梁底面分别布置二枚应变片，上、下梁侧面均等间距地粘贴三枚应变片。 由于夹层梁和叠梁测点分布在钢和铝合金两种材料上，因此，温度补偿片应有两片，它们分别粘贴在钢和铝合金试块上。 当梁在载荷作用下发生弯曲变形时，工作片的电阻值将随着梁的变形而发生变化，通过 ,电阻应变仪可以分别测量出各对应点的实际应变值。然后根据胡克定律，计算出相应点的实 应力值: ,,E,实实 E式中，为梁材料的弹性模量。 梁弯曲变形时，梁纯弯曲段横截面上的正应力理论计算公式为: My,, Iz 式中:M、I分别为测点所在截面上的弯矩和该截面对中性轴的惯性矩，y为测点至中性轴的z 距离。此公式在一定条件下可应用于横力弯曲。 对于叠梁，因上、下梁自由叠放，不难知道，各梁绕自身中性轴弯曲，因此计算公式同 3 上。但应注意，此时M为作用在各梁横截面上的弯矩，I为各梁横截面对自身中性轴的惯性z 矩，y为测点至自身中性轴的距离。 对于夹层梁横截面上的正应力理论计算有多种方法，请试验者根据所学知识自已思考。这里将其中二种方法简要提示如下。 ,,,E,,,E方法1:与弯曲正应力公式推导类似，但应注意，此时，，而弯 ststALAL距。 MydAydA,，,,stAL,,stAL 方法2:把夹层梁看成为外层和内层两个部分，即铝梁和钢梁(视为由上、下两钢板组成的而中间为空心的钢梁)。此时M=M+M，这是静不定问题。通过变形协调条件，即梁stAL 弯曲变形后轴线(中性层)的曲率与外层、内层弯曲变形后的轴线(与梁的轴线共线)的曲 1MM1MstAL,,，M率均为，考虑物理关系后有，与静力关系联立求解得及st,,EIEIEIzstzstzAL,AL, M，进而可得夹层梁横截面上的弯曲正应力计算公式。 AL 四、实验数据处理 ,1. 据应变读数，计算各点每级加载后的应变读数增量，进而求出各点每级应,,ij仪ij仪 变读数增量的平均值,,。 j仪 ,,2. 根据所测各点应变增量平均值,,，计算相应的实验应力增量值;再计算各点j实j实 理论应力增量值。然后将实验应力增量值和理论应力增量值进行比较，计算它们间的相对误差。实验数据记录和处理参考表4.1。 五、实验报告 实验报告应包括:实验目的，实验原理简述，实验装置简图，仪器设备的名称、 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 ，数据记录和处理，误差 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 等。对于组合梁同时应包括理论计算公式的推导过程(只须一种解法)。 六、预习要求 1. 复习梁弯曲正应力公式推导过程和分析方法。 2. 预习实验教材P66-70，P87-92。 4 3. 参考数据处理列表，按实验要求，自已 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 并绘制好本实验记录表格。 七、思考题 1(利用梁上下表面的四枚应变片，按下述组桥方式进行测量，求出该截面的最大应变值ε和不同组桥方式的桥臂系数α。 max 1)半桥测量:将上述四枚应变片中选取应变符号相反的两片组成半桥测量。 2)对臂测量:将上述四枚应变片中选取应变符号相同的两片组成对臂测量。 3)全桥测量:将上述四枚应变片组成全桥测量。 以上各种组桥方式均按步骤6进行重复试验，直至得到稳定的结果。同时计算桥臂系数α。 ,i,,i,仪 式中:ε为不同组桥方式下应变仪读数值，为参与组桥应变片单臂测量值的平均值。 i,仪 对实验数据作散点图。将梁上、下表面两点数据各取平均值，分别做为一个点，用最小二乘法对数据点作线性拟合处理，并给出相关系数r 。 2. 试讨论梁受不同约束(如一端固支、一端自由，二端简支，一端固支、一端简支，或加中间支座)时，梁横截面上弯曲正应力分布规律会发生什么变化,试自已设计实验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 并测定梁受不同约束时同一截面上应力分布情况。讨论产生误差的原因。 3. 若将图4.1两加载点间距离C减得很小(如c=2h)，其它试验条件不变，能否得到相同的试验结果, 4. 分析误差产生的原因。 5. 夹层梁纯弯曲段应变分布规律如何,应力分布规律又如何?平截面假设是否还成立, 6(叠梁(或夹层梁横力弯曲段)应变分布规律、应力分布规律如何,平截面假设是否还成立, 7(若将联结三层梁的螺栓和锥销卸去，纯弯曲段应变分布规律如何,应力分布规律如何, 8. 如果用夹层梁作悬臂弯曲试验，平截面假设是否还成立,试分析其原因。 5 表4.1 实验数据记录和处理列表 材料常数: E= GPa 相关尺寸: a= mm b= mm c= mm 电阻应变片灵敏系数K= 电阻应变仪灵敏系数K= 仪 载荷:许可载荷F= N 初载荷F = N 增量ΔF= N 0 测点号10785649321测点到中性轴距离(mm)应变仪读数应变增量载荷增量 ,，，ij,,,，，加载级数i,FN,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,i9仪i5仪i1仪i4仪i5仪i7仪i8仪i8仪i10仪i6仪i2仪i3仪i1仪i2仪i3仪i4仪i6仪i10仪i9仪i7仪 0 1 2 3 4 5 ,,j仪 应力增量测量值(MPa) ,,,E,,j实j实 应力增量理论值(MPa) ,,j理 相对误差 ,,,,,j理j实,,,j理 注: ,,,,,,,i,1,2,？5ij仪i,j仪i,1,j仪 6 7 1 10 8