實驗疊合梁正應力測試

1、注意：表中數(shù)據(jù)填寫自己實驗時所記錄的進行計算！有的圖也可能每組不同，自己看了改改實驗九疊合梁正應力測試工程意義1、在建筑工程中經(jīng)常將2種或3種以上的材料組合在一起共同承載這種梁稱為層合梁鑒于層合梁在工程中的廣泛應用有必要對層合梁的彎曲正應力進行測試分析為工程計算提供實驗依據(jù)。2、工程中常用的現(xiàn)澆式框架和裝配式框架都有各自的優(yōu)點與缺點。前者整體性好，抗震性好，剛度大，但模板用量大且在現(xiàn)澆過程中需設(shè)置臨時支撐，因而施工周期長；后者模板用量小，構(gòu)件預制且可省去臨時支撐，施工周期短，但整體性差，抗震性能也較差。疊合框架具有上述兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，其整體性好，抗震性好，節(jié)省臨時支撐，有較好的應用前景。3、疊

2、梁是指一根梁自然疊放在另一根梁上而形成的組合結(jié)構(gòu),上部的梁受到外荷載的作用而產(chǎn)生變形，從而將一部分力傳遞到下部的梁上,形成梁間的接觸力。疊梁在實際工程中并不少見,較為常見的供電、供水等工程的管道橋梁就屬于此類結(jié)構(gòu)。電纜套在鋼管內(nèi),鋼管又擱放在橋梁上,于是鋼管與橋梁便組成了疊梁形式的結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)上部的梁有多少力傳遞到下部梁上以及其分布情況常需要獲得其具體數(shù)據(jù)。一、實驗目的1、通過對由兩種材料固結(jié)而成的梁的應力測試，加深對純彎曲梁平面假設(shè)的理解；2、觀察復合梁和疊合梁正應力分布情況，了解如何組合梁合理；3、測定梁純彎曲時橫截面上正應力的分布規(guī)律，并與理論計算結(jié)果進行比較，以驗證彎曲正應力公式。4

3、、進一步熟悉電測的操作方法。二、實驗裝置、設(shè)備1.疊合梁應變計布片位置見下圖1，有關(guān)截面尺寸均已標注于梁上。2.WYS-1彎曲實驗臺架。見圖2程控靜態(tài)數(shù)字應變儀，型號：YE2538。用聯(lián)結(jié)螺栓連接的疊合梁，鋼梁與鋁梁疊合（鋼梁置于下方）。加載用鐵塊，塊，塊。三、實驗步驟1、測量尺寸用游標卡尺測量實驗梁橫截面尺寸b,計算各應變片軸線至梁的中性層的距離yi,用鋼尺測量力的作用點到支座的距離a,計入表中。2、擬定施力方案施力過程可等分為45級，即厶F=Fmax/4或AFHymax/5。Fmax的確定原則為梁上的最大正應力不超過材料的許用應力。查閱相關(guān)手冊，計算45鋼以及鋁合金的許用應力9，綜合考慮復

4、合梁和疊合梁，確定可施加的最大力。加載方案本實驗取AF=G=mg=10X9.8N=98N，F(xiàn)max=392N分四級加載，分別測各點應變。3、接線并調(diào)整應變儀（1）、打開電阻應變儀和加載裝置的測力儀電源，預熱10分鐘；（2）、選擇適當?shù)臉蚵方泳€法將各測點的工作片和補償片分別接到應變儀選定點號的接線柱上，要注意將接線柱上的螺絲擰緊，本實驗選四分之一橋電路；（3）、設(shè)置應變儀參數(shù)，設(shè)置靈敏度2.08；（4）、施加初載荷Fo，（即調(diào)零）將各測點調(diào)平衡記下平衡時各測點的初讀數(shù)。實驗過程中，不可再按平衡鍵。4、加載測讀固緊兩根梁之間的聯(lián)結(jié)螺栓，逐級施力，每增加一級力AF,通過按鍵依次讀取各測點的應變值。施

5、力至最終一級力值，最后卸力至初載荷Fo讀取每個測點的回零讀數(shù)，比較其和初讀數(shù)的誤差。應變數(shù)值計入表中。測讀過程中應及時計算相鄰兩級的讀數(shù)增量并計入表中，若數(shù)據(jù)不好，需再次測讀。5、實驗模型的觀察分析疊梁為不同材料鋼一鋁的矩形梁相疊；2根矩形梁相互疊合后,承受一對集中載荷P的作用。如圖3所示：aP圖3疊梁實驗模型實驗的最大載荷使材料在彈性范圍內(nèi)變形,即實驗變形是小變形。觀察2根疊梁在實驗中的情況?？芍?根梁在彎曲過程中變形始終同步，變形前后緊密疊合，相互間無摩擦移動,彎曲時每根小梁有各自的中性層。根據(jù)上述實驗現(xiàn)象，分析可知：疊梁在彎曲過程中，2根小梁的彎曲變形近似相等.則梁的曲率半徑可視為近似

6、相等。設(shè)高度為hl的小梁的彈性模量為E1,承受的彎矩為Ml,高度為h2的小梁的彈性模量為E2,承受的彎矩為M2,則有：M1+M2=MP為曲率半徑，有P1=:MlP2=M2ElIlE2I2因為P1DP2,所以近似有Ml=M2El*IlE2*I2得：M1=MElElElIl+E2I2M2=ME2E2ElI1+E212四、數(shù)據(jù)處理梁的幾何參數(shù)L(mm)(mm)(mm)(GPa)b4/12mm462023520E1=70E2=20613333.31、按上述加載方案分別測出各測點應變，然后計算F=98N時，各測點的增量人應變i，對于1、2、3、4、5、6、7、8測點應取應變的平均值。，Ex，i，5,6,

7、7,8;上1i，Ex,i，1,2,3,4；下2iG=mg=10X9.8N=98N應變儀讀數(shù)載荷C1C2C3C4C5C6C7C80-16-11-8-9-3-14-5-4XG1-4-5-11-15-24-26-29XG1341-13-31-52-49-57XG24103-18-34-72-70-83XG39199-17-48-93-93-107應變12345678XG1573-2-12-12-21-25XG1286-2-16-28-23-28XG1162-6-17-20-21-26XG15961-14-21-21-24A、施力方案及實驗數(shù)據(jù)計算結(jié)果實驗材料（1）鋁（2）45鋼最大力（N）392每級

8、力（N）98應變片編號12345678應變片位置yi（mm）104-2-882-4-10F(N)f(n)12345678AAAAAAAAF098-1617-117-83-9-2-3-12-14-10-5-21-4-25981-4-5-11-15-24-26-29981286-2-16-28-23-281961341-13-31-52-49-57981162-5-3-20-21-2629424103-18-34-72-70-839815961-14-21-21-243923919-17-48-93-91-107應變讀數(shù)增量平均值i13.757.54.25-2-11.25-19.75-21.5-2

9、5.75實驗值a、（MPa）U實i2.83251.5450.8755-0.412-0.7875-1.3825-1.505-1.8025B、理論方法計算算法一：實驗材料（1）鋁（2）45鋼最大力（N）392每級力（N）98應變片編號12345678應變片位置yi（mm）104-2-882-4-1012mm4E1=70GPaE2=206GPaMl=meiei=2.9204.n（鋁梁彎矩）ElIl+E212M2=ME2E2=8.5948m（鋼梁彎矩）ElIl+E2I2理論應力：Di=Myi（i=58）11Di=Myi（i=14）12計算結(jié)果12345678y坐標（mm）104-2-882-4-10應

10、力（MPa）2.19030.8761-0.4381-1.75225.15691.2892-2.5785-6.4461算法二：取整個疊梁的截面為計算面實驗材料(l)鋁(2)45鋼最大力（N）392每級力（N）98應變片編號l2345678應變片位置yi（mm）l5.O7259.07253.0725-2.9275-6.9275-l2.9275-l8.9275-24.92751）彈性模量比值系數(shù)=旦（E1、E2分別為鋁、45鋼的彈性模量）E2）疊合梁形心公式A1ynA2yy,clCAlnA2A1、A2分別為鋁梁、鋼梁的截面積；yci、y2分別為鋁梁、鋼梁的截面形心位置。）疊梁慣性矩11I，nAlhl

11、2+nAlal2+A2h22+A2a221212、分別為上下鋁梁、鋼梁截面形心到疊合梁形心的距離。4)計算94xl0-12mm4El=70GPaE2=206GPa疊合梁截面的理論應力為：Mli=Ilyin(i=58)M2Di=yiI2(i=l4)計算結(jié)果填入下表取整截面取每級載荷為厶F=98N時的應力理論計算:12345678y坐標（mm）15.07259.07253.0725-2.9275-6.9275-12.9275-18.9275-24.9275應力（MPa）2.96841.78670.6051-0.5765-0.4636-0.8651-1.2667-1.66822、分析結(jié)果由以上計算結(jié)果及實驗結(jié)果分析可知選用理論算法二更能真實的計算出疊合梁在純彎曲時所受的正應力。將解析解的結(jié)果與實測值比較，并計算其誤差如下表:誤差（o理i實”o理i測點號i12345678實測值O實i（MPa）2.83251.5450.8755-0.412-0.7875-1.3825-1.505-1