等強度梁試驗

一、實驗目的、認識和熟悉等強度梁的概念和力學特點。、測定等強度梁上已粘貼應變片處的應變，驗證等強度梁各橫截面上應變（應力）相等。、通過自己設計實驗方案，尋找試驗需要的儀器設備，增強自己的試驗設計和動手能力。二、實驗設備、微機控制電子萬能試驗機。、靜態(tài)電阻應變儀。、游標卡尺、鋼尺。三、實驗原理為了使各個截面的彎曲應力相同,則應隨著彎矩的大小相應地改變截面尺寸 ,以保持相同強度的梁,這種梁稱為等強度梁。其原理為：等強度梁如圖所示，懸臂上加一外載荷 F，距加載點x處的截面的力矩 M=Fx,相應斷面上的最大應力為Fxh/2bh3Fxh/26FxII故bh212bh312其中，F(xiàn)為懸臂端上的外荷載，x為應變片重點距離加載點的距離，b為試件的寬度，h為試件的厚度，I為截面慣性矩。所謂的等強度，就是指各個斷面在力的作用下應力相等，即σ不變，顯然，當梁的厚度h不變時，梁的寬度必須隨 x的變化而不停的變化。根據(jù) E ，等強度梁應力相等就相應的轉變?yōu)閼兿嗟?。梁的彈性模?E=200Gpa，=0.28。本次試驗通過靜態(tài)應變儀測量各個測點的應變的大小驗證梁為等強度梁。在梁的正反面對稱布置了8個應變片。力的加載通過電子 萬能試驗機施加。試驗裝置見下圖：四、實驗步驟1、試件準備。按照黏貼應變片和等強度梁試 驗的要求，黏貼好應變片。接著測量試件尺寸，以及 各個測點到加載點的距離。2、接通應變儀電源，將等強度梁上所測各點 的應變片和溫度補償片按 1/4橋接線法接通應變儀， 并調(diào)整好所用儀器設備。3、試驗加載。編制試驗方案，開始試驗，記錄相應的應變數(shù)據(jù)。5、完成全部試驗后，卸除荷載，關閉儀器設備電源。整理實驗現(xiàn)場。五、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理表1：原始尺寸表格（mm）b1 b2 b3 b4（mm）14.420.329.039.8044214.420.329.039.8h=11.6814.4018.34729.0439.832626E=200GPa14.320.329.039.88462X1=X5=40.04 X2=X6=100.04 X3=X7=160.04 X4=X8=220.04表2：試驗測量應變數(shù)據(jù)1測2測點 3測點 4測點 5測點 6測點 7測點 8測點點F1通道2通道3通道4通道5通道6通道9通道10通道50N30316464-29-62-63-66100N5794130129-65-132-132-137150N 88 156 198 197 -98 -197 -198 -205200N 116 218 265 263 -135 -265 -264 -272250N 147 283 333 328 -167 -331 -329 -337300N 175 346 347 393 -198 -393 -393 -402350N 205 411 463 459 -232 -456 -457 -467400N 232 476 526 522 -264 -521 -522 531由于剛開始準備試驗時沒能正確理清試驗方案，第 1、5測點并沒有貼在截面變化處，根據(jù)試驗測試結果也可以知道，測量得到的應變偏小，故舍去第 1、5測點的試驗數(shù)據(jù)。表3：各測點應變理論值2測點 3測點 4測點 6測點 7測點 8測點F 2通道 3通道 4通道 6通道 9通道 10通道50N 59.98 59.87 60.75 -59.98 -59.87 -60.75100N119.96119.74121.5-119.96-119.74-121.5150N179.94179.61182.25-179.94-179.61-182.25200N239.92239.48243-239.92-239.48-243250N299.9299.35303.75-299.9-299.35-303.75300N359.88359.22364.5-359.88-359.22-364.5350N419.86419.09425.25-419.86-419.09-425.25400N479.84478.96486-479.84-478.96-486表4：各測點應變相對誤差2測點3測點4測點6測點7測點8測點F2通道3通道4通道6通道9通道10通道50N-48.32%6.90%5.35%3.37%5.23%8.64%100N-21.64%8.57%6.17%10.04%10.24%12.76%150N -13.30% 10.24% 8.09% 9.48% 10.24% 12.48%200N -9.14% 10.66% 8.23% 10.45% 10.24% 11.93%250N -5.64% 11.24% 7.98% 10.37% 9.90% 10.95%300N -3.86% -3.40% 7.82% 9.20% 9.40% 10.29%350N -2.11% 10.48% 7.94% 8.61% 9.05% 9.82%400N -0.80% 9.82% 7.41% 8.58% 8.99% 9.26%對根據(jù)表2、3、4可知：1、根據(jù)表2可知，測點1、5的數(shù)據(jù)因為粘結在非變截面處，所以數(shù)據(jù)明顯相對其他通道偏小，故不采用。同時，測點 2相對其他測點數(shù)據(jù)較小，原因可能是應變片貼歪了導致出現(xiàn)了問題。2、根據(jù)表4可知，理論值和試驗值的相對誤差總體偏小，除了測點 2以外，其他測點的相對誤差都保證在 13%以內(nèi)，故可以驗證試驗時采用的梁為等強度梁。六、實驗總結1、粘結應變片之前未能充分理解等強度梁實驗的原理， 導致兩個測點的應變片未能發(fā)揮作用，做了無用功