1、單一材料梁的彎曲正應力實驗一、實驗目的1用電測法測量單一材料的矩形截面梁在純彎曲狀態時其橫截面上正應力的大小及分布規律，并與理論計算值比較，從而驗證梁的彎曲正應力理論公式。2初步掌握電測法原理和靜態電阻應變儀的使用方法。二、預習思考要點1本實驗裝置是如何實現使梁的某一區段處于純彎曲狀態的？2梁處于純彎曲狀態時其內力分布有何特征？3梁處于純彎曲狀態時，若要測取其上某一點的線應變為何只需在該點布設一枚應變計，且平行于梁的軸線方向？三、實驗裝置和儀器1純彎曲實驗裝置本實驗采用低碳鋼或中碳鋼制成的矩形截面梁，測試其正應力分布規律的實驗裝置如圖1-26（a）所示，所加的砝碼重量通過杠桿以一定的放大比例作

2、用于加載輔梁的中央，設作用于輔梁中央的載荷為F，由于載荷對稱，支承條件對稱，則通過兩個掛桿作用于待測梁上C、D處的載荷各為F/2。由待測梁的內力圖可知CD段上的剪力Q=0，彎矩為一常量M=，即梁的CD段處于純彎曲狀態。圖1-26 彎曲正應力實驗裝置及試樣貼片位置圖2靜態電阻應變儀3游標卡尺、鋼直尺四、實驗原理由于矩形截面梁的CD段處于純彎曲狀態，當梁發生變形其橫截面保持平面的假設成立，又可將梁視作由一層一層的縱向纖維疊合而成且假設縱向纖維間無擠壓作用，此時純彎曲梁上的各點處于單向應力狀態，且彎曲正應力的方向平行于梁的軸線方向，所以若要測量純彎曲狀態下梁的橫截面上的正應力的分布規律，可在梁的CD

3、段任一截面上沿不同高度處平行于梁的軸線方向布設若干枚電阻應變計，為簡便計算，本實驗的布片方案如圖1-26（b）所示，一枚布設在梁的中性層上，其余四枚分別布設在距中性層h/4或h/2處（h為梁矩形截面的高度），此外還布設了一枚溫度補償片。當梁受載后，電阻應變計隨梁的彎曲變形而產生伸長或縮短，使自身的電阻改變。通過力學量的電測法原理，利用電阻應變儀即可測出梁橫截面上各測點的應變值實。由于本實驗梁的變形控制在線彈性范圍內，所以依據單向虎克定律即可求解相應各測點的應力值，即實=E ·實，E為梁材料的彈性模量。實驗采用“等增量法”加載，即每增加等量的載荷F，測定一次各點相應的應變增量實，并觀察

4、各點應變增量的線性程度。載荷分為35級，最終載荷的選取，應依據梁上的最大應力max<(0.70.8)s（s為材料的屈服極限）。當加載至最后一級，測完各應變值后即卸載，最后算出各測點應變增量的算術平均值，依次求出各點的應力增量實。實=E· （1-43）把實與理論公式計算的應力增量理= （1-44）進行比較，算出截面上各測點的應力增量實驗值與理論值的相對誤差，即 （1-45）從而驗證梁的彎曲正應力公式的正確性。五、實驗步驟1用游標卡尺和鋼直尺測量梁的矩形截面的寬度b和高度h，載荷作用點到梁支點的距離a。2根據梁的截面尺寸和支承條件，材料的s值，確定分級加載的載荷增量和級次，（每級加

5、載應使梁上各點的應變有較明顯的變化），最終載荷值。3本實驗采用多點半橋公共補償測量法，將5枚應變測量計和公共溫度補償計分別接入靜態電阻應變儀的相鄰橋臂上，根據電阻應變計所給出的靈敏系數k值調好電阻應變儀的靈敏系數。4依照靜態電阻應變儀的操作規程對應變儀進行檢驗并調平衡，然后再對各測點預調平衡，反復幾次以確保各測點的電橋處于初始平衡狀態。5按照所擬定的加載方案逐級加載，每加一級載荷，相應測讀一次各點的應變值i，并隨時算出各點的應變增量i，觀察其線性程度，直至加到預計的最終載荷為止。然后全部卸載，應變儀回到初始平衡狀態，對于應變增量線性程度不好的測點可分析其原因，重復上述測試步驟幾次取其實測值的應

6、變增量的算術平均值。6實驗結束，卸載。關閉應變儀，清理現場。六、實驗數據處理1將梁材料的彈性模量，梁的尺寸及測點位置，應變計的靈敏系數，實驗荷載及其相應測點的應變值填入表1-15中并將計算的應變增量的平均值，應力的實驗值和理論值，相對誤差等也列入該表中表1-15 梁的彎曲正應力實驗測量記錄表原始數據截面寬度b= mm截面高度h= mm力作用點至梁支座距離a= mm梁材料彈性模量E= GPa電阻應變計靈敏系數k載荷N電 阻 應 變 儀 讀 數測點1測點2測點3測點4測點5F1=F2=F3=F4=實理= %2將各點的實和理描繪在同一個-y坐標系中，并運用數理統計的知識分別作出實-y和理-y分布曲線，以便進行比較，從而檢驗梁的彎曲正應力理論公式的正確性。七、思考與分析1實驗為何采用“等增量法”加載？為何取各測點應變增量的算術平均值作為實驗值？2電阻應變計是布