实验五 纯弯曲梁正应力实验

1、实验五纯弯曲梁正应力实验一、试验目的1、熟悉电测法的基本原理。2、进一步学会静态电阻应变仪的使用。3、用电测法测定钢梁纯弯曲时危险截面沿高度分布各点的应力值。二、试验装置1、材料力学多功能实验装置2、CM-1C 型静态数字应变仪三、试验原理本试验装置采用低碳钢矩形截面梁，为防止生锈将钢梁进行电镀。矩形截面钢梁 实=E 实5片应变h片见图各应变片的间距为即把钢梁4等分在钢梁最外侧不受力处粘贴一片4R6 作为温度补偿片。图51试验装置示意图限时，可根据虎克定律进行计算：o 实 =E 实E 为刚梁的弹性模量， 实是通过电测法用电阻应变仪测得的应变值。四、电测法基本原理1、电阻应变法工作原理电测法即电

2、阻应变测试方法是根据应变应力关系，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析法。将应变片紧紧粘贴在被测构件上，连接导线接到电桥接线端子上当构件受构件产生应变应变片电阻值随之变化应变仪内部的惠斯登电将电阻值的变化转变成正比的电压信号电路转换显示器读出应变量。2、电阻应变片电阻应变片的组成52所示。敏感栅为 0.0020.005mm 表面的变形，使测量精度较高。在各测量领域得到广泛的应用。52 电阻应变片构造简图电阻应变片种类电阻应变片按敏感栅的结构形状可分为：单轴应变片：单轴应变片一般是指具有一个敏感栅的应变片。应变花（多轴应变片：具有两个或两个以上轴线相交成一定角度的敏感栅制成的应变方便地测定平面

3、应变状态下构件某一点处的应变。应变灵敏系数（K）用下，应变片的电阻相对变化 R/P 与试件表面沿应变片轴线方向的应变 之比值，称为应变片的灵敏系数K=（ R/P）/22.4。K 51K 值所对应的标定值，来调节静态应变仪。K 值1.91.9522.052.12.152.22.252.3校准值K 值1.91.9522.052.12.152.22.252.3校准值1205263518250004878476246514545444443473、CM-1C 型静态数字应变仪通过应变片可以将试件的应变转换为应变片的电阻变化。但通常这种电阻变化是很小的。为了便于测量，需将应变片的电阻变化转换成电压（或电

4、流）信号，再通过电53CM-1C 型静态数字应变仪前后面板（或电流43 R1、R2、R3、R4，其中的任一AC B、D VBDR1R2R3R4 VBD 的大小。图 53 CM-1C 型静态数字应变仪前后面板由电工原理可知：图54惠斯顿电桥电流、为I1=V0/（R1+R3）I2=V0/（R3+R4）BD 端输出电压为：R1R4VBD=VBA-VDA =I1R1-I1R4=（-）V0R1R3- R2R4= (R1+R2)(R3+R4)当 R1R3=R2R4 时电桥平衡，VBD=0R1+R2R3+R4VBD=0 R1 R2 R3 R4合应变值： d= 1- 2+ 3- 4本次试验选用的 CM-1C

5、型静态数字电阻应变仪具体使用，在实验室内讲解。4、温度补偿粘贴在被测构件测点上的应变片，如果周围环境变化时，应变片栅丝的电阻应该设法消除它。消除的办法就是温度补偿。效果好。这是利用电桥特性来进行温度补偿的 。桥路补偿法可以分为以下两种： 1）补偿块补偿法其材料应与被测构件相同，但不受外力，并将它置与构件被测点附近，使补偿片与工作片处于同一温度场中。2）工作片补偿法度补偿的作用。5、应变片在电桥中的接线方法应变片在应变仪的测量电桥中有各种接法。在实际测量中，常利用电桥基本特性并采用不同的接线方法，来达到以下目的：a、实现温度补偿；b、从复杂的变形中测出所需要的应变分量；c、扩大应变仪的读数，以减

6、少误差，提高测量灵敏度。测量电桥是用于测量应变的，其各桥臂电阻可以全部是或部分是应变片。在应变测量中，常采用以下几种接线方法：1）全桥接线法等臂电桥，此时应变仪的读数应变由公式即可得出： d= 1- 2+ 3- 4实际测量时，可有以下两种情况：a、全桥测量：电桥的四个桥臂上都接工作应变片。b、相对两臂测量：电桥相对两臂接工作应变片，另相对两臂接温度补偿应变片。2）半桥接线法若在测量电桥的桥臂 AB 和 BC 上接电阻应变片，而另外两臂 AD 和 CD 接电阻应变仪的内部固定电阻R，则称为半桥接线法。由于桥臂AD和CD接固定电阻，不感应变，因此对于等臂电桥，按公式可得到应变仪的读数为： d= 1

7、- 2实际测量时，可有以下两种情况：a、半桥双臂测量：电桥的两桥臂 AB 和 BC 上均接工作应变片。bAB BC 温度补偿应变片。五、试验步骤1、试验前的准备了解钢梁材料：低碳钢弹性模量E=2105MPa测出钢梁尺寸（单位：mm）L=800a=300b=10h=20c=5砝码重量P=40N检查钢梁支座位置及加载的位置，保证加力准确。2、应变仪准备1）接通电源，预热半小时。2）灵敏度调节：K=2.08标定48083、进行试验测纯弯曲梁由上至下 R1R5 点应变值，了解应力分布情况。 1）R1两根引线接于静态数字应变仪背部第一个电桥的AB端，R2ABR3R5R6接到变换器旁边A0B0110BCR

8、6，应变仪的测量电桥被接好。2）15个电桥相应旋钮使显示器显示为零，这时应变仪的测量电桥被调节平衡。在调节仪器灵敏度。3）nn-1求出增量平均值，即为 实。 实单位为 10-6 。最后带入试验值公式计算应力。4、结束工作试验完毕，卸下砝码关闭仪器电源，从仪器接线柱上拆下接线并将试验装置复原。六、注意事项1、接完线后不要随便移动仪器，保持其内部稳定，防止接线脱落。2、接线时一定将导线全部压紧，以免应变值不断变化。3、加载砝码时要轻轻、平稳地加在砝码盘上，切勿重击。加卸砝码都要紧慎，防止掉落伤人。七、数据记录处理1、钢梁材料：低碳钢弹性模量E=2105MPa2、钢梁尺寸（单位：mm）L=800a=300b=10h=203、砝码重量P=40N4、试验数据记录5、计算理论值计算在纯弯曲部分，与 P M=1 Pa2由公式 M y=理=I求出各测点应力的理论值。其中 I= 112bh3；y 为各测点到中