材料力学实验3ppt课件.ppt

梁的弯曲正应力实验,一、实验目的1、测定纯弯曲梁横截面上正应力分布，并与理论值进行比较，验证弯曲正应力公式。2、掌握应变仪的使用方法。二、实验设备1、XL2118B型力&应变综合参数测试仪、计算机。2、组合试验台。三、实验原理及方法1、梁的尺寸及相关数据宽度：b=20mm高度：h=40mm跨度：L=650mm载荷距离a=150mm弹性模量：E=2.1105MPa灵敏系数：K=2.0,1,梁的弯曲正应力实验,2、应变片至中性层的距离y1=y5=20mm；y2=y4=10mm；y3=0；3、装置简图,弯曲正应力实验装置图,2,梁的弯曲正应力实验,4、理论计算根据试验装置简图可知，梁的C-D段在荷载作用下将产生纯弯曲变形，由弯曲正应力公式：可以得到梁不同高度上的理论值。5、实验计算在荷载作用下，通过应变仪测得C-D段截面上不同高度处各点的应变值、由胡克定律可得：即可求出各点处的实验应力值。,3,梁的弯曲正应力实验,6、接桥方式：采用半桥单臂、构件外补偿的接桥方式。7、加载方式：采用增量法加载，即在每级载荷下测得5个点的应变值、每级载荷400N（每边200N）共5级。,4,梁的弯曲正应力实验,四、数据处理：实验值：理论值：五、绘出i理与i实的应力分布图及误差计算：,误差计算,5,弯扭联合作用下主应力和内力测定,一、实验目的1、测定圆管在弯扭联合作用下一点的主应力。2、进一步掌握应变仪的使用方法。二、实验设备1、XL2118B型力,6,弯扭联合作用下主应力和内力测定,弯扭组合实验装置图,M点（上片）,（下片）,7,弯扭联合作用下主应力和内力测定,2、测定主应力和主方向（1）理论分析：在弯扭联合作用下，圆管发生组合变形，在圆管的m点处于平面应力状态，在m点处单元体上作用有弯矩引起的正应力x、由扭矩引起的剪应力n、主应力是一对拉应力1和一对压应力3。单元体上的正应力和剪应力可按下式计算：式中：M弯矩：M=PL；Mn扭矩：Mn=Pa；,8,弯扭联合作用下主应力和内力测定,Wz空心圆管抗弯截面模量WT空心圆管抗扭截面模量由二向应力状态分析可得主应力大小及其方向：主应力：主方向：,9,弯扭联合作用下主应力和内力测定,（2）实验测定：采用45应变花粘贴在圆管l0=250mm点处，如图所示。加载采用逐级加载法、每级荷载200N分四级进行加载到800N，既可测得a、b、c三个方向的线应变为，接桥采用半桥单臂形式。,10,弯扭联合作用下主应力和内力测定,按下式可算出主应变的实验值：由广义虎克定律计算出主应变：主方向0由下式确定：,11,弯扭联合作用下主应力和内力测定,五、实验结果处理1）根据以上给出的理论和实验值公式分别计算出理论值和实验值的主应力和主方向、写出计算过程。2）计算出主应力和主方向实验值和理论值的相对误差。,12,压杆稳定实验,一、实验目的1、测定两端铰支压杆的临界Pcr并以理论值进行比较、以验证欧拉公式。2、观察两端铰支压杆丧失稳定的现象。二、实验设备1、XL2118B型力弹性模量：E=2.1105MPa；,13,压杆稳定实验,（1）实验原理：对于两端铰支的细长压杆，其临界载荷为式中I：杆横截面的最小惯性矩，L：杆长。临界载荷公式是在小变形和“理想压杆”的条件下导出的。即杆的轴线为几何上的理想直线，并且压力作用线完全与杆轴线重合。这样当PPlj时，压杆始终能保持原有直线形状的稳定平衡；当P=Plj时压杆即处于临界状态，可以在微弯的情况下保持平衡。但是对于实际的压杆，在加工制造时，不可避免地会有一些初始曲率，压力作用线也不可能毫无偏差地与杆轴线重合。,14,压杆稳定实验,因此使得在PPlj时压杆就会因偏心压缩而产生弯曲变形。这种弯曲变形随着压力的增大而不断增加。不过当P远小于Plj时，挠度增长很慢。当P接近Plj时，则急剧增大，图中曲线所示。,15,压杆稳定实验,（2）实验方法：压杆弯曲变形的大小可由压杆中间截面的应变来示。在压杆的两面分别粘贴电阻应片，如压杆受力后向右弯曲、以1和2分别表示压杆中间截面左右两点处的应变。1除了包含由轴向力产生的压应变外，还附加一部分由弯曲变形产生的压应变。而2则等于轴向压力产生的压应变减去由弯曲变形产生的拉应变。1和2的差异随弯曲变形的增加而更加显著。,16,压杆稳定实验,当PPlj时，这种差异较小。当P接近Plj时，1压应变迅速增加，2转化为拉应变，二者相差很大。如以压力P为纵坐标、应变为横坐标，由图看出，随着弯曲变形的增加，1曲线的走向与2曲线的走向相反，因此、根据二曲线所作的同一水平渐近线，即可确定出临界荷载大小。,17,压杆稳定实验,（3）加载方法：根据试件尺寸可先计算出理论上的临界荷载值，然后根据理论值确定加载方案。实验时逐级加载，但各级载荷增量不宜完全相同，为了精确绘出曲线，在预估的临界载荷值的50%60%以内时，可分成45级等量加载。超过此范围后、继续加载此时要注意应变迅速变化的时刻，从该时刻起应根据一定大小的应变增量来读取载荷，载荷增量逐渐减小，即60%80%时可分成45级。当压力P接近Plj时，载荷增量继续逐渐减小，压杆发生显著的弯曲变形，从而引起