测定低碳钢和铸铁的拉伸力学性能 - 哈尔滨学院

1、实验十一 叠合梁试验 一、实验目的 叠合梁或类似的接触传力结构形式，在工程上应用不少。最典型的例子是汽车、火车上的叠板簧（相同材料），铁路上的钢轨-轨枕-道碴床（不同材料）。最简单的是两层叠合（相同或不同材料）的形式。它的结合方式可以是各式各样的，接触面的摩阻系数也不是定常的，因而其力学行为也千差万别。正确认识这些差别,掌握其规律性，方合理地运用这一结构形式。二、实验设备1实验中所用试件为一矩形截面梁，材料为高强度钢，并经淬火处理。表面磨削后，用线切割剖分为二(电火花加工,切割面粗糙)，如图5.1所示。两端加一压板,并配了加载副梁，可作简支梁的三点弯和四点弯实验。右半梁侧面刻有竖向刻线，以便显

2、示叠合面的相对错动情况，左半梁上下表面贴了单相应变片，贴片位置如图5.1，图5.2所示。材料的弹性模量E应变片模拟系数Ks见试件标签。图5.1叠合梁及其实验方案、变形形态2实验安装本实验仍在多功能压杆实验台上进行，借用曲梁与拱的实验（实验十）装置中的托梁和支座作为附件。将托梁置与实验台底板的定位槽中，置支座和实验梁于托梁顶面，仔细对中。安装加力挺杆，调节杆长（应留出足够的变形余量）。实验台操作与应变自动采集程序的应用同前面各项实验请参阅第1项实验之1，2.1，第3项实验之4.1（3），（4）。应变片粘贴位置节接线祥图如图5.2所示。B为公共接点,接于应变自动采集仪接线柱相应的公共接点上(B)上

3、。图5.2应变片位置及接线详图三、实验方案与实验步骤该实验所提供的实验方案甚多，可任由同学们选择。图5.1中已给出各种实验方案的示意图。其中方案I为开口朝下者，有方案I-1及I-2，分别为三点弯和四点弯，弯曲后梁端离缝，梁端无纵向力作用，是比较简单的情形。但因叠合面粗糙，摩擦阻力对相对滑动有约束作用，因而对梁的刚度和承载能力有一定的贡献，但不稳定。实验中可见，摩擦作用尚不足以阻止两片梁的打滑，表现为侧面上刻线错开，且不同截面位置的错动量是不同的。如在叠合面上衬以减摩垫片（如聚四氟乙烯片，聚酯片等），情况将会发生什么变化？进而在施力点位置的叠合面上垫薄金属片，以使叠合面脱空（应取出原先的减磨垫片

4、），情况又将如何？这样，两种加载方式（I-1和I-2）又各有三种选择（A、B、C）。测定了各点的应变之后，即可分析叠合梁的承载特点和应力分布，也可推算（并检验）叠合面摩擦力的大小与分布。建议分为两组：（1）小位移工况，取F=100N，加载顺序为200N，300N，700N，至少做一次100N，200N，300N，600N，以便与初载的读数对照，观察初始状态对实验的影响。（2）大位移工况，取F=200N，加载顺序为200N，400N，600N，1200N，多次测量。方案为开口朝上的各种实验方案，仍如前所述。只因引入了梁端的轴向约束，情况就要复杂的多，分析的难度自然也提高了。注意观察其变形形态与方

5、案有何区别，承载力和刚度有何变化？小变形和大变形时承载特性也不同。分组和加载建议同上。若梁长且上片较薄，还可以出现上片被压弯起拱（失稳）的情形（见图5.1中的“状态2”）。若在施力点处的叠合缝中夹入较厚的垫片或圆销，使其成中央隆起状态（方案D），那么它的刚度和承载能力将如何变化？也可一试。但欲完成其定量分析将更加困难，也许大家迄今所掌握的知识尚不足胜任。该实验过程将划分成几个阶段来做（由于是自动采集的数字记录，每次只能容下六级数据）。因为此时它已是一个整体预应力结构，分析中不仅涉及预应力而且还是一个大位移问题，平衡条件中应计入这两个因素。而不象往常那样，可应用“硬化原理”，即在刚体上列出平衡方

6、程。这种工况，也可只作定性比较或半定量观察实验（若要作理论分析，只有借助商用软件方可）。预习本指导后，应先作出小位移情况下的理论分析，对实验结果作某些预测。然后认真选择实验方案，思考实验中的一些具体措施与操作。这是一个比较简单系统的事前策划的过程，也是一种必要的训练。实验应包括组装，反复做定性实验（设备操作与使用方法，）。认真观察实验现象，应变增量改变和F-，F-曲线，熟悉仪器设备操作。然后，仔细调整好实验装置，再做定量实验，应重复几次，存储屏幕或及时打印每次结果（数据与图象），回去仔细整理，分析实验数据。对多次实验数据作统计，平均，可抑制实验中的偶然误差。并联系所观察到的实验现象，经过深入的思维加工，结合理论分析，写出一份有理有据，有个性特色的报告，并在班上交流。这本