弯曲指导书范文.doc

弯曲指导书范文 试验（三）弯曲正应力及泊松比测定试验 一、实验前预习及准备要求 1、要求学生参加实验认真熟悉教材中与弯曲变形相关的知识内容，阅读实验指导书中弯曲正应力测定实验的各个环节步骤，对思考题进行初步理解，力求带着问题进入实验。 要求实验指导教师处理好梁矩形横截面上各个测点的电阻应变片粘贴并完成与静态电阻应变仪的连接，接通电源做好准备。 二、实验目的 1、了解如何使用多功能力学实验台进行实验。 2、通过对纯弯曲梁施加不同级别的载荷，并测取横截面上各测点线应变数据，计算出各个测点理论应力值和实测应力值，验证正应力沿横截面呈线性分布，并画出各自应力分布图进行进行比较分析，验证理论公式的正确性。 3、进行泊松比计算。 三、实验设备 1、BZ8001多功能力学实验台（见图一）可做的试验有纯弯曲梁、等强度梁、弯扭组合、连续梁、叠梁、偏心拉杆、同心拉杆和压杆。 图一多功能力学实验台 2、BZ2208-A静态应变测力仪，用于在各项试验中获取载荷及线应变数据。 控制面板上各键具体操作功能（见图二）介绍如下 （1）加载数据显示窗口显示压力传感器测到的载荷值。 下面三个按钮用于设置参数。 按确认钮进入设置状态，可设置载荷量程、单位、小数点位置及压力传感器灵敏系数。 （2）应变数据显示窗口在测试中显示测点形成的线应变数值，在参数设置中显示参数状态。 a.按动设置/退出钮进入设置状态，可设置测量电桥的接法（全桥、半桥、1/4桥）、电阻片灵敏度系数、是否进行温度补偿及补偿点数量等等，只有进行到第九项，按动设置/退出钮，才能退出设置状态。 b.在全组数据测试之前，按动平衡钮完成清零。 自动和读取按钮是用于现场测试条件差时可进行自动记录数据，然后再逐一读取。 手动按钮可即时对测点数据进行读取。 图二BZ2208-A静态应变测力仪图三纯弯曲梁承受载荷及中间截面各测点电阻应变片位置图 四、实验原理在试验中梁承受载荷特征见图三，CD段处于纯弯曲状态，其弯矩为M=Pa/2， 1、理论正应力公式为zIM=y（Mpa）,y-测点到中性轴距离（mm）,z-横截面对中性轴Z的惯性矩，对于矩形截面:z=bh3/12（mm4）。 2、实测（电测）正应力公式=E（Mpa）胡克定律，即在纯弯曲状态下各测点所在梁纤维层变形满足胡克定律，E-由梁材质确定的物理量-弹性模量（Mpa），-由各测点处电阻应变片通过应变测力仪测得的线应变值。 在实测中，为了避免单一一组数据会产生过大偏差，故采用逐级加载方式，并且将对应位置上数据确定出平均值（即，载荷各级增量平均值P，对应各测点线应变增量平均值i），作为最终实验数据。 以表一数据为例，各数据位置上平均值确定过程如下P=（500+500+500+500）/4；一=1211，四=1514；1=（一+二+四）/4；同理可得 2、 5、横，形成平均值数据组（P，1，.5,横）它与第一载荷级别数据组（500N，11，.，55，横1）在数值大小方面非常接近，但是在理论上平均值数据组与实际值形成的误差最小。 将平均值数据组代入公式计算，对应公式为理论正应力公式为理izIPa2=y i=S yi（Mpa），设S zIPa2=实测（电测）正应力公式实i=Ei（Mpa） 3、泊松比公式=纵横=5横注 1、5点应变片粘贴方向与梁的轴线一致，在第5点处横向粘贴一应变片，用于泊松比计算载荷P（N）应变仪读数单位（10-6）实测增量实测增量实测增量实测增量实测增量实测增量实测增量500N-11-22-33-44-55-横1-1000N500N12一1500N500N13二表一 3、电阻应变测量原理电阻应变测量方法是在构件表面测点上粘贴电阻应变片，根据电阻变化量与线应变映射关系获取该测点的线应变数值，再根据胡克定律确定该测点的应力状态。 （1）电阻应变片及粘贴过程电阻应变片一般由敏感栅、引线、基底、覆盖层和粘接剂组成（见图四）。 具体粘贴操作过程是先将被测点表面用砂纸磨净，再用502胶涂抹（包括电阻应变片粘贴面），校对位置准确后进行粘贴，等待数小时后即可使用。 （2）测量电路原理将各测点导线连接到静态应变测力仪上。 通过应变测力仪中（惠斯通）电桥电路将应变片上电阻变化量转变成电压（或电流）变化量，然后映射成线应变数据进行显示。 图四电阻应变片（a）电桥平衡电桥（见图五）桥路AC端的供桥电压为U，则桥路BD端的输出电压为U BDU BD=211R RR+-434R RR+U=)(43214231R R R RRRRR+?U当桥臂电阻满足R1R3=R2R4时，电桥输出电压U BD=0,称为电桥平衡。 图五测量电桥2000N500N14三2500N500N15四平均值P500N12345横（b）当电桥各桥臂（应变片）电阻值从平衡状态发生变化（即R1R1+R1，R2R2+R2，R3R3+R3，R4R4+R4），此时电桥输出电压的变化量为U BD1RU?R1+2RU?R2+3RU?R3+4RU?R4可为U BD22121)(R RRR+(11RR-22RR)+24343)(R RRR+(33RR-44RR)U对不同接法，电桥输出电压变化量可进一步简化U BD4U(11RR-22RR+33RR-44RR)全等臂电桥即各臂上的应变片起始电阻值全相等，灵敏系数K也相同，则以R n/R n=K(n)，代入上式，得U BD4KU( （1）- （2）+ （3）- （4）)。 半等臂电桥当应变片R 1、R2起始电阻值和灵敏系数K都相同，R 3、R4接精密无感固定电阻，此时U BD4U(11RR-22RR)=4KU( （1）- （2）)。 1/4电桥当R1为灵敏系数K的应变片，R 2、R 3、R4接精密无感固定电阻，此时U BD4U(11RR)=4KU( （1）)。 （c）温度补偿温度的变化对线应变测量有一定的影响，为消除此影响，在实测时被测点应变片作为R1，以相同的应变片粘贴在材质与温度都与被测构件相同的补偿快上，作为R2，以R 1、R2组成测量电桥的半桥，电桥的另外两臂R3和R4为测试仪器内部的标准电阻，则可以消除温度影响。 1、纯弯曲梁 2、支座 3、销子 4、加力杆按头 5、台架主体 6、加力杆 7、手轮 8、蜗杆升降机构 9、压力传感器 10、压头 11、加载下梁图六纯弯梁试验安装图 五、实验操作过程在多功能力学实验台上纯弯曲梁安装见图六。 转动手轮7，通过蜗杆升降机构8将载荷施加到加载下梁11，压力传感器9向外输出载荷数值信号。 加载下梁11通过两端的加力杆6在纯弯曲梁1的CD处各施加P/2。 将纯弯曲梁中间截面各测点电阻应变片导线对应接到静态应变测力仪上，打开电源开关，等待数分钟进行稳定，将各窗口的参数设定正确。 然后转动手轮加载到3000N（300Kg）左右再卸载（目的是消除加载传动系统中间隙的影响）。 下面是具体测取数据步骤过程 1、按动平衡钮清零。 2、转动手轮将载荷加到第一个级别（注意用微调办法将载荷数据稳定下来）。 3、按动手动钮，逐次显示各测点线应变数值，并记录在草纸上，然后按动设置/退出钮退出。 4、再转动手轮将载荷加到第二个级别，重复步骤3的操作，退出。 再将后续各级别按骤3操作完成，到此这一大组数据第一遍记录完成（注意中途不能去按动平衡钮，否则前面测得的数据都将作废），最后转动手轮卸载归零。 通常要求进行数遍操作，这样各测点可在同一位置上出现几个数据，将它们进行平均值处理，再将得到的平均值记录到原始记录单上，形成最终的大组数据（注意每遍操作之前都要按动平衡钮清零） 5、根据已测出的数据计算出 1、.、 5、横并记录。 6、转动手轮卸载归零，实验操作完成，关闭电源。 六、思考题 1、根据电（实）数据结果，判定截面上中性轴位置。 2、在加各级载荷测取中间测点线应变数值时，常存在不为0的情况，原因是什么？ 3、载荷一定时，正应力沿截面高度按什么规律分布？ 4、在同一测点上，载荷逐级增加时，线应变数值按什么规律变化？ 5、分析5与横为什么会出现数据符号不同？ 七、书写实验报告要求 1、要求每一位同学独立完成自己的实验报告，禁止抄袭。 2、叙述清楚实验的目的、原理及做实验使用的设备、工具。 3、记述清楚试验的具体步骤环节。 4、将实验原始记录认真誊写清楚。 5、根据每个测点实验结果数据分别代入理论应力公式和实测应力公式计算，要求代入具体数值。 6、代数计算泊松比。 7、对每个测点理论应力和实测应力进行相对误差（代数）计算。 8、用两种不同颜色的笔分别在同一张图上画出理论应力和实测应力分布图，并标出各测点对应的应力值。 八、实验数据记录在原始记实验数据录单上应记录的主要数据项目（见图七）。 沈阳工程学院单原始记实验数据录单-梁的尺寸跨度L=；宽度b=；高度h=；a=；测点坐标y1=；y2=；y3=；y4=；y5=；梁的材料45钢。 弹性模量E=2.1105(MPa)相对误差公式=理实理?100%指导教师签名图七需记录数据项目各测点线应变读数单位（10-6）级别载荷P（N）12345横12345平均值P=12345横班级姓名学号附录弯曲实验报告要求 1、要求每一位同学独立完成自己的实验报告，禁止抄袭。 2、书写实验报告具体要求封面实验室名称弯曲试验室实验课程名称对应的理论课名称实验项目名称弯曲正应力测定试验第二页 一、试验目的参阅实验指导书 二、实验原理参阅实验指导书 三、使用仪器、材料（实验设备多功能力学试验台，矩形截面梁）第三页 四、实验步骤一半篇幅叙述弯曲正应力测定试验的步骤环节，另一半可抄录原始记录单上的表格数据内容。 五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）誊写原始记录单上所有的实验数据矩形截面梁的尺寸，计算公式等等。 第四页 六、实验结果及分析、计算矩形截面梁上的五个测点，每个测点三项内容（理论正应力、实测正应力、及两者的相对误差），总共计算15项内容。 如设S zIPa2=测点理1=S y1实1=E1理