实验叠合梁正应力测试

1、注意：表中数据填写自己实验时所记录的进行计算！有的图也可能每组不同，自己看了改改实验九叠合梁正应力测试工程意义1、在建筑工程中经常将2种或3种以上的材料组合在一起共同承载这种梁称为层合梁鉴于层合梁在工程中的广泛应用有必要对层合梁的弯曲正应力进行测试分析为工程计算提供实验依据。2、工程中常用的现浇式框架和装配式框架都有各自的优点与缺点。前者整体性好，抗震性好，刚度大，但模板用量大且在现浇过程中需设置临时支撑，因而施工周期长；后者模板用量小，构件预制且可省去临时支撑，施工周期短，但整体性差，抗震性能也较差。叠合框架具有上述两种结构的优点，其整体性好，抗震性好，节省临时支撑，有较好的应用前景。3、叠

2、梁是指一根梁自然叠放在另一根梁上而形成的组合结构,上部的梁受到外荷载的作用而产生变形，从而将一部分力传递到下部的梁上,形成梁间的接触力。叠梁在实际工程中并不少见,较为常见的供电、供水等工程的管道桥梁就属于此类结构。电缆套在钢管内,钢管又搁放在桥梁上,于是钢管与桥梁便组成了叠梁形式的结构。这类结构上部的梁有多少力传递到下部梁上以及其分布情况常需要获得其具体数据。一、实验目的1、通过对由两种材料固结而成的梁的应力测试，加深对纯弯曲梁平面假设的理解；2、观察复合梁和叠合梁正应力分布情况，了解如何组合梁合理；3、测定梁纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，并与理论计算结果进行比较，以验证弯曲正应力公式。4

3、、进一步熟悉电测的操作方法。二、实验装置、设备1.叠合梁应变计布片位置见下图1，有关截面尺寸均已标注于梁上。2.WYS-1弯曲实验台架。见图2程控静态数字应变仪，型号：YE2538。用联结螺栓连接的叠合梁，钢梁与铝梁叠合（钢梁置于下方）。加载用铁块，块，块。三、实验步骤1、测量尺寸用游标卡尺测量实验梁横截面尺寸b,计算各应变片轴线至梁的中性层的距离yi,用钢尺测量力的作用点到支座的距离a,计入表中。2、拟定施力方案施力过程可等分为45级，即厶F=Fmax/4或AFHymax/5。Fmax的确定原则为梁上的最大正应力不超过材料的许用应力。查阅相关手册，计算45钢以及铝合金的许用应力9，综合考虑复

4、合梁和叠合梁，确定可施加的最大力。加载方案本实验取AF=G=mg=10X9.8N=98N，Fmax=392N分四级加载，分别测各点应变。3、接线并调整应变仪（1）、打开电阻应变仪和加载装置的测力仪电源，预热10分钟；（2）、选择适当的桥路接线法将各测点的工作片和补偿片分别接到应变仪选定点号的接线柱上，要注意将接线柱上的螺丝拧紧，本实验选四分之一桥电路；（3）、设置应变仪参数，设置灵敏度2.08；（4）、施加初载荷Fo，（即调零）将各测点调平衡记下平衡时各测点的初读数。实验过程中，不可再按平衡键。4、加载测读固紧两根梁之间的联结螺栓，逐级施力，每增加一级力AF,通过按键依次读取各测点的应变值。施

5、力至最终一级力值，最后卸力至初载荷Fo读取每个测点的回零读数，比较其和初读数的误差。应变数值计入表中。测读过程中应及时计算相邻两级的读数增量并计入表中，若数据不好，需再次测读。5、实验模型的观察分析叠梁为不同材料钢一铝的矩形梁相叠；2根矩形梁相互叠合后,承受一对集中载荷P的作用。如图3所示：aP图3叠梁实验模型实验的最大载荷使材料在弹性范围内变形,即实验变形是小变形。观察2根叠梁在实验中的情况。可知，2根梁在弯曲过程中变形始终同步，变形前后紧密叠合，相互间无摩擦移动,弯曲时每根小梁有各自的中性层。根据上述实验现象，分析可知：叠梁在弯曲过程中，2根小梁的弯曲变形近似相等.则梁的曲率半径可视为近似

6、相等。设高度为hl的小梁的弹性模量为E1,承受的弯矩为Ml,高度为h2的小梁的弹性模量为E2,承受的弯矩为M2,则有：M1+M2=MP为曲率半径，有P1=:MlP2=M2ElIlE2I2因为P1DP2,所以近似有Ml=M2El*IlE2*I2得：M1=MElElElIl+E2I2M2=ME2E2ElI1+E212四、数据处理梁的几何参数L(mm)(mm)(mm)(GPa)b4/12mm462023520E1=70E2=20613333.31、按上述加载方案分别测出各测点应变，然后计算F=98N时，各测点的增量人应变i，对于1、2、3、4、5、6、7、8测点应取应变的平均值。，Ex，i，5,6,

7、7,8;上1i，Ex,i，1,2,3,4；下2iG=mg=10X9.8N=98N应变仪读数载荷C1C2C3C4C5C6C7C80-16-11-8-9-3-14-5-4XG1-4-5-11-15-24-26-29XG1341-13-31-52-49-57XG24103-18-34-72-70-83XG39199-17-48-93-93-107应变12345678XG1573-2-12-12-21-25XG1286-2-16-28-23-28XG1162-6-17-20-21-26XG15961-14-21-21-24A、施力方案及实验数据计算结果实验材料（1）铝（2）45钢最大力（N）392每级

8、力（N）98应变片编号12345678应变片位置yi（mm）104-2-882-4-10F(N)f(n)12345678AAAAAAAAF098-1617-117-83-9-2-3-12-14-10-5-21-4-25981-4-5-11-15-24-26-29981286-2-16-28-23-281961341-13-31-52-49-57981162-5-3-20-21-2629424103-18-34-72-70-839815961-14-21-21-243923919-17-48-93-91-107应变读数增量平均值i13.757.54.25-2-11.25-19.75-21.5-2

9、5.75实验值a、（MPa）U实i2.83251.5450.8755-0.412-0.7875-1.3825-1.505-1.8025B、理论方法计算算法一：实验材料（1）铝（2）45钢最大力（N）392每级力（N）98应变片编号12345678应变片位置yi（mm）104-2-882-4-1012mm4E1=70GPaE2=206GPaMl=meiei=2.9204.n（铝梁弯矩）ElIl+E212M2=ME2E2=8.5948m（钢梁弯矩）ElIl+E2I2理论应力：Di=Myi（i=58）11Di=Myi（i=14）12计算结果12345678y坐标（mm）104-2-882-4-10应

10、力（MPa）2.19030.8761-0.4381-1.75225.15691.2892-2.5785-6.4461算法二：取整个叠梁的截面为计算面实验材料(l)铝(2)45钢最大力（N）392每级力（N）98应变片编号l2345678应变片位置yi（mm）l5.O7259.07253.0725-2.9275-6.9275-l2.9275-l8.9275-24.92751）弹性模量比值系数=旦（E1、E2分别为铝、45钢的弹性模量）E2）叠合梁形心公式A1ynA2yy,clCAlnA2A1、A2分别为铝梁、钢梁的截面积；yci、y2分别为铝梁、钢梁的截面形心位置。）叠梁惯性矩11I，nAlhl

11、2+nAlal2+A2h22+A2a221212、分别为上下铝梁、钢梁截面形心到叠合梁形心的距离。4)计算94xl0-12mm4El=70GPaE2=206GPa叠合梁截面的理论应力为：Mli=Ilyin(i=58)M2Di=yiI2(i=l4)计算结果填入下表取整截面取每级载荷为厶F=98N时的应力理论计算:12345678y坐标（mm）15.07259.07253.0725-2.9275-6.9275-12.9275-18.9275-24.9275应力（MPa）2.96841.78670.6051-0.5765-0.4636-0.8651-1.2667-1.66822、分析结果由以上计算结果及实验结果分析可知选用理论算法二更能真实的计算出叠合梁在纯弯曲时所受的正应力。将解析解的结果与实测值比较，并计算其误差如下表:误差（o理i实”o理i测点号i12345678实测值O实i（MPa）2.83251.5450.8755-0.412-0.7875-1.3825-1.505-1