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材料力学实验指导书§5梁弯曲正应力电测实验指导书1、概述梁是工程中常用的受弯构件。梁受弯时，产生弯曲变形，在结构设计和强度计算中经常要涉及到梁的弯曲正应力的计算，在工程检验中，也经常通过测量梁的主应力大小来判断构件是否安全，也可采用通过测量梁截面不同高度的应力来寻找梁的中性层。2、实验目的1、用应变电测法测定矩形截面简支梁纯弯曲时，横截面上的应力分布规律。2、验证纯弯梁的弯曲正应力公式。3、观察纯弯梁在双向交变加载下的应力变化特点。3、实验原理梁纯弯曲时，根据平面假设和纵向纤维之间无挤压的假设，得到纯弯曲正应力计算公式为：式中：—弯矩—横截面对中性层的惯性矩—所求应力点的纵坐标（中性轴为坐标零点）。由上式可知梁在纯弯曲时，沿横截面高度各点处的正应力按线性规律变化，根据纵向纤维之间无挤压的假设，纯弯梁中的单元体处于单纯受拉或受压状态，由单向应力状态的胡克定律可知，只要测得不同梁高处的，就可计算出该点的应力，然后与相应点的理论值进行比较，以验证弯曲正应力公式。4、实验方案4.1实验设备、测量工具及试件：YDD-1型多功能材料力学试验机（图1.8）、150mm游标卡尺、四点弯曲梁试件（图5.1）。YDD-1型多功能材料力学试验机由试验机主机部分和数据采集分析两部分组成，主机部分由加载机构及相应的传感器组成，数据采集部分完成数据的采集、分析等。图5.1实验中用到的纯弯梁，矩形截面，在梁的两端有支撑圆孔，梁的中间段有四个对称半圆形分配梁加载槽，加载测试时，两半圆型槽中间部分为纯弯段，在纯弯段中间不同梁高部位、在离开纯弯段中间一定距离的梁顶及梁底、在加工有长槽孔部位的梁顶及梁底均粘贴电阻应变片。4.2装夹、加载方案安装好的试件如图5.2所示。试验时，四点弯曲梁通过销轴安装在支座的长槽孔内，形成滚动铰支座。梁向下弯曲时，荷载通过分配梁等量地分配到梁上部两半圆形加载槽，梁向上弯曲时，荷载通过分配梁等量地分配到梁下部两半圆形加载槽，分配梁的两个加载支滚，一个为滚动铰支座，一个为滑动铰支座，这样就可保证梁在弯曲加载时不产生其它附加荷载。分配梁通过加载大销轴与弯曲、弯扭转接套联接，转接套通过保险小销轴与油缸活塞杆上的短转换杆联接，这样当控制油缸活塞杆下行时，梁便向图5.1四点弯曲梁试件下弯曲，梁上部受压，下部受拉，当控制油缸活塞杆上行时，梁便向上弯曲，梁上部受拉、下部受压。为使梁在反复弯曲过程中有一过渡阶段及安装方便，保险小销轴与油缸活塞杆上的短转换杆联接采用长槽联接的方式。实验时上、下弯曲加载的换向可通过控制油缸上、下行按钮实现，也可以通过设置通道报警功能自动换向。通过控制进油手轮的旋转来控制加载速度。4.3数据测试方案实验时，拉、压力的大小测试同拉、压实验，测力传感器直接测量油缸活塞杆的拉压力，并通过计算得到梁纯弯段的弯矩。通过在不同梁高部位粘贴电阻应变片来测量该位置的应变，从而可以得到该梁高处的应力。实验时，为减小由于梁变形不对称引起的测量误差，在梁两侧对称粘贴应变片，实验时采用将相同位置的应变片串联测量的测试方式。为便于不同梁高应变的比较，应变的测量采用共用补偿片的测量方式。4.4数据的分析处理数据采集分析系统，实时记录试件所受的力及应变，并生成力、应变实时曲线及力、应变X-Y曲线，图5.3为在YDD-1型多功能材料力学试验机上实测的力、应变实时曲线。此左窗口显示梁纯弯段中间部位梁高不同位置处的应变，右窗口内显示了梁纯弯段内不同部位最大应力的比较，中间窗口内显示的是试件所受的力和中性层处的应变。5、完成实验预习报告在了解实验原理、实验方案及实验设备操作后，就应该完成实验预习报告。实验预习报告包括：明确相关概念、预估试件的最大载荷、明确操作步骤等，在完成预习报告时，有些条件实验指导书已给出（包括后续的实验操作步骤简介）、有些条件为已知条件、有些条件则需要查找相关标准或参考资料。通过预习报告的完成，将有利于正确理解及顺利完成实验。有条件的同学可以利用多媒体教学课件，分析以往的实验数据、观看实验过程等。完成实验预习报告，并获得辅导教师的认可，是正式进...