实验五叠合梁弯曲的应力分析实验

1、实验五 叠（组）合梁弯曲的应力分析实验、实验目的和要求1进一步掌握电测法的基本原理，及应变仪的操作与使用。2测定叠梁在纯弯曲时，梁高度各点正应力的大小及分布规律，并与理论 值作比较。3通过实验测定和理论分析，了解两种不同组合梁的内力及应力分布的差 别。4学习多点测量技术。二、实验设备和仪器微机控制电子万能试验机，静态应变仪，游标卡尺等。三、实验原理和方法在实际结构中，由于工作需要，把单一的梁、板、柱等构件组合起来，形成 另一种新的构件形式经常被采用。 如支承车架的板簧， 是由多片微弯的钢板重叠 组合而成； 厂房的吊车的承重梁则是由钢轨、 钢筋混凝土梁共同承担吊车和重物 的重量。实际中的组合梁的

2、工作状态是复杂多样的， 为了便于在实验室进行实验， 实验仅选择两根截面积相同的矩形梁， 按以下方式进行组合： （1）用相同材料组 成的叠梁；（2）楔块梁。用电测法测定其应力分布规律，观察两种形式组合梁与 单一材料梁应力分布的异同点。叠梁在横向力作用下，若上、下梁的弯矩分别为 Mi和M2，由平衡条件可 知，M1+ M2 =M若变形后，每根梁中性层的曲率半径分别为p 1 , p 2 ,且有h1 h2则由梁的平面弯曲的曲率方程可知：1M 1丄M 2P E I， P E I11 1 1 22 2式中EiIi和E2I2分别是上、下梁的抗弯刚度。在小变形情况下(忽略上、下梁之间的摩擦，两者的变形可认为一致

3、)，它们的曲率半径远远大于梁的高度，因此可以认为'2二：? 1，故有M 1 M 2E111 E 212(1)当叠合梁材质和几何尺寸相同，即 Ei = E2，Ii= I2，有E1IE212， M = M 2(2)当叠合梁分别为钢和铝时，且钢材与铝材的弹性模量分别为Ei =2.07X 105Mpa，E2= 069x 105MPa，即 Ei= 3E?，同时 Ii =M1 M 23E211E212由此可知，当叠合梁的材质和惯性矩相同时，弯矩是由参与叠合梁的根数进 行等分配的；当材料不同时，其弯矩是依据抗弯刚度来进行分配的。因此，材质 不同的两根梁组成的叠合梁（惯性矩相等），在离各自中性层等距离

4、点的应力是 不等的。弹性模量大的材质应力较大，反之，弹性模量小的材质，应力较小。本实验采用钢一钢叠合梁和钢一钢材料组成的楔梁（在试样的两端，在两根 梁的接合面上各加一个楔块）以及整梁。材料的弹性模量 E相等，所有单根梁 的截面几何尺寸相等。图7-1l 一纯弯曲压头；2 一上梁；3-T梁；4 一弯曲台实验时，在梁的纯弯曲段间某一截面沿高度布置 8枚电阻片（见图7 1），测 定各测点的正应力，其中任一点的正应力值为式中匚i叠合梁i点的实测应变;E 叠合梁材料的弹性模量。实验过程中，在弹性极限内仍采用分段等间距加载的方法， 即在每施加载荷 增量'Fj，测定对应的应变增量'“，从而得到

5、各测点的实测应力值为各测点的理论值A CTiMyI式中'一一第i测点应变增量的平均值;Yi第i测点到每根叠梁各自中性层 乙的距离四、实验步骤1 测量叠梁、整梁的尺寸：高度 h和宽度b，支座与压头支点间距离，测 量各电阻片位置到中性层的距离；2将叠梁安装在试验机的弯曲台上；3 进入POWERTEST30件,确定加载方案，逐级加载测读'；i ;4 采用单片测量的接线方法，即AB桥臂接工作片，BC桥臂接温度补偿片（另两臂为仪器内的标准电阻） ，接好线后打开电阻应变仪电源开关， 调平仪器， 待仪器稳定后，开始正式测读；5完成一种组合梁 （例如钢钢组合梁 ）测试后，更换另一种组合梁（整梁） 重复步骤15进行测试。6完成全部实验，经教师检查合格后，清理实验现场，关闭电源。五、思考题1 分析整梁（矩形截面H二2h, B= b），同种材料叠梁，在相同支撑和加载 条件下承载能力的大小。2上述二种梁的应力沿截面高度是怎