材力实验讲义.docx

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1、梁变形实验(1)简支梁实验(2)悬臂梁实验预习要求：1、 预习百分表的使用方法；2、 预习梁的挠度和转角的理论公式。3、 设计本实验所需数据记录表格。(1)简支梁实验一、实验目的：1、简支梁在跨度中点承受集中载荷P,测定梁最大挠度和支点处转角，并与理论值比较；2、验证位移互等定理；3、测定简支梁跨度中点受载时的挠曲线(测量数据点不少于7个)。图一实验装置简二、实验设备：1、简支梁及支座；2、百分表和磁性表座；3、祛码、祛码盘和挂钩;4、游标卡尺和钢卷尺。三、试件及实验装置：中碳钢矩形截面梁，j=360MPa,E=2IOGPao四、实验原理和方法:1、简支梁在跨度中点承受集中载荷P时，跨度中点处

2、的挠度最大;2、梁小变形时,简支梁某点处的转角ig(6)=3、验证位移互等定理:图三位移互等定理示对于线弹性体，B在F2引起的位移A2上所作之功，等于F2在F1引起的位移上所作之功，即：12=221F1=F2,则有：12=2i(2)上式说明：当B与F2数值相等时，F2在点1沿F1方向引起的位移A12,等于B在点2沿Fz方向引起的位移A21。此定理称为位移互等定理。为了尽可能减小实验误差，本实验采用重复加载法，要求重复加载次数n4o取初载荷Po=(Q+1)Kgf(Q为祛码盘和祛码钩的总重量)，P=2Kgf,为了防止加力点位置变动，在重复加载过程中，最好始终有0.5Kgf的祛码保留在祛码盘上。六、

3、试验结果处理1、取几组实验数据中最好的一组进行处理；2、计算最大挠度和支点处转角的实验值与理论值之间的误差；3、验证位移互等定理；4、在坐标纸上，在工一纣坐标系下描出实验点，然后拟合成光滑曲线。七、思考题：1、若需测简支梁跨度中任意截面处的转角，其实验装置如何？2、验证位移互等定理时，是否可在梁上任选两点进行测量？3、在测定梁挠曲线时，如果要求百分表不能移动，能否测出挠度曲线？怎样测？4、否利用该实验装置测材料的弹性模量？(2)悬臂梁实验一.实验目的：利用贴有应变片的悬臂梁装置，确定金属块的质量。二.实验设备：1悬臂梁支座；2 .电阻应变仪；3 .祛码两个，金属块一个，祛码盘和挂钩。4 .游标

4、卡尺和钢卷尺。三 .实验试件及装置：中碳钢矩形截面梁，屈服极限q=360MPa,弹性模量E=210GPa,图一实验装置示意图四 .实验原理和方法：细长梁受载时，AB截面上的最大弯曲正应变表达式为:A-B截面上的弯矩的表达式为：M=mgI(2)为了尽可能减小距离/的测量误差，实验时，分别在1位置和2位置加载，测出AB截面上的最大纵向正应变(见图二)，它们的差为：(3)max2maxiZg2由式（3）导出金属块重量mg的计算公式为:在某一横截面的上下表面A点和B点分别沿纵向粘贴电阻应变片。加载方案采用重复加载，要求重复加载次数n24。AP=mg。/12五 图二实验测试示意图六 .思考题：1、如果要

5、求只用梁的A点或B点上的电阻应变片，如何测量？2、如果要求梁A点和B点上的电阻应变片同时使用，如何测量？3、比较以上两种方法，分析哪种方法实验结果更精确？4、如果悬臂梁因条件所限只能在自由端端点处安装百分表，如何测得悬臂梁自由端受载时的挠曲线。（要求测量点不少于5点）？实验二弯扭组合试验预习要求：1 .复习材料力学弯扭组合变形及应力应变分析的有关章节；2 .分析弯扭组合变形的圆轴表面上一点的应力状态；3 .推导圆轴某一截面弯矩M的计算公式，确定测量弯矩M的实验方案，并画出组桥方式；4 .推导圆轴某一截面扭矩T的计算公式，确定测量扭矩T的实验方案，并画出组桥方式；实验目的1 .用电测法测定平面应

6、力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角；2 .测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩；3 .学习电阻应变花的应用。二.实验设备和仪器1. 微机控制电子万能试验机；2. 电阻应变仪；3. 游标卡尺。三.试验试件及装置弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径Do=42mm,壁厚t=3mm,=200mm,/?二24Omm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限。=360MPa,弹性模量E=206GPa,泊松比U=0.28。在圆轴某一横截面AB的上、下两点贴三轴应变花(如图三)，使应变花的各应变片方向分别沿0和45。根据平面应变状态应变分析公式：ft=+cos2asm2a(1)0222可得到关于x、

7、y、YXy的三个线性方程组，解得:将式（2）分别代入式（3）和式（4）,即可得到主应变及其方位角的表达式。对于各向同性材料，应力应变关系满足广义虎克定律：(5)2=7Jg+s)I-A2=Tj(g2+JI-A由式（2）（5）,可得一点的主应力及其方位角的表达式为:第了)也13J+(%(6)crcr2。、和-45。的测量可用1/4桥多点测量法同时测出（见图六）。Rj标准电mR4标准电限图六2、圆轴某一截面弯矩M的测量：轴向应力5仅由弯矩M引起，故有:根据广义虎克定律，可得：J=-w+5）j=/区tt+J）将EP代入式（4）,即可求得材料的弹性模量E。3、测偏心矩e半桥组桥法，组桥方式见图四。M=%

8、（J+与）一8M+J）2（8）1/、=5（%_）将乂代入式（5）即得到试件的偏心距e：R3标准电限R*标准电1.图二图三图四为了尽可能减小实验误差，实验采用多次重复加载的方法。可参考如下加载方案：Po=2KN,Pmax=12KN,P=1OKN,N=4。五、实验步骤1 .设计实验所需各类数据表格；2 .测量试件尺寸；测量试件三个有效横截面尺寸，取其平均值作为实验值。3 .拟定加载方案；4 .试验机准备、试件安装和仪器调整；5 .确定各项要求的组桥方式、接线和设置应变仪参数；6 .检查及试车；检查以上步骤完成情况，然后预加一定载荷，再卸载至初载荷以下，以检查试验机及应变仪是否处于正常状态。7 .进

9、行试验；将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。重复加载，每重复一次，记录一次应变仪的读数。实验至少重复四次，如果数据稳定，重复性好即可。9.数据通过后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。六、试验结果处理1 .对几组实验数据求平均值；2 .最大正应变增量Aax=；3 .材料的弹性模量E=*N；apn=14 .求实验段横截面上的最大正应力增量Abgx=EA%.；NVz:WE5 .试件的偏心距e=-oNPN七、思考题1 .材料在单向偏心拉伸时，分别有哪些内力存在。2 .通过全桥法测P和利用P=(EmaX-EM)测P，哪种方法测量精度高。光弹性演示实验一、实验目的1 .了解平面光弹性法的基本原理，了解光弹性法的主要优缺点及其在实验应力分析中的应用；2 .了解透射式光弹仪的结构，了解平面偏振光场、圆偏振光场、暗场、亮场的光路构成及其在光弹性法中的作用；3 .观察梁在四点弯曲（纯弯曲）时的等差线、等倾线光学图像，以验证梁的弯曲理论，加深对理论知识的理解；4 .观察中间开有圆孔的板试件在单向拉伸时孔边等差线光学图像，加深对应力集中现象的认识，了解孔边应力集中系数的测定方法。二、实验仪器设备及试件三、实验原理