内科大材料力学实验指导：复杂受力杆件综合实验

一、实验目的1、了解偏心压缩时构件上应力的特点和测量方法。2、测量并计算薄壁矩形管在三个位置上受偏心压缩载荷作用时，表面各测点的应力。3、确定三种加载情况下中性轴位置，比较分析最不利的加载位置。复杂受力杆件综合实验2、加力测力装置通过手轮螺旋顶杆连续加载，配力传感器通过LED显示加载量，最大载荷可达1000N，如图1（a）所示。复杂受力杆件综合实验图1（a）二、实验仪器1、实验装置基础平台和相应配件。复杂受力杆件综合实验三、实验原理3、薄壁矩形管试样（图1（b））及数枚电阻应变片。4、XL201B2静态电阻应变仪。图1（b）薄壁矩形管受力模型可简化为图2所示。在偏心压力作用下，薄壁矩形管将产生压缩和弯曲的组合变形，若压力不作用在对称轴y和z上，弯曲将是复杂的斜弯曲形式。复杂受力杆件综合实验根据材料力学理论,矩形截面杆横截面上的最大拉应力和最大压应力出现在相对的某两棱角处。对于长为a、宽为b、壁厚为t的薄壁矩形截面，在偏心距为l的压力P作用下，其最大拉应力和最大压应力分别为

图2

复杂受力杆件综合实验式中，复杂受力杆件综合实验试样和载荷位置尺寸为：a=50mm、b=30mm、t=1.3mm、l=50mm、θ=00、600、900。根据以上数据计算可得截面的面积A=201.24mm2，惯性矩Iy=31245.25mm4、Iz=69333.17mm4。

为了测取薄壁矩形管横截面上的最大拉应力和最大压应力，确定中性轴位置，在试样四个棱角边缘位置A、B、C、D，两边沿轴线方向各粘贴一对应变片。分别为1和1′、2和2′、3和3′、4和4′，如图2所示。试样加载后，可测出它们各自的应变值，分别取每对应变片应变的平均值，作为贴片处横截面棱角的应变值。根据虎克定律，即可得到该点的应力值。复杂受力杆件综合实验在有斜弯曲存在时，通过作图的方法可以确定中性轴的位置。如图3所示

。图3复杂受力杆件综合实验有：

所以，根据A、C两点和B、D两点的应变比就可以确定对角线AC和BD上的O1、O2点，O1、O2的连线就是中性轴。若测量的D、B两点的应变均为压应变（都为负值），则O2点在对角线BD的延长线上。若弯曲部分是对称弯曲，可直接根据最大拉应力和最大压应力比值关系确定中性轴位置。复杂受力杆件综合实验四、实验步骤1、首先将加力测力装置安装在实验基础平台上，再把薄壁矩形管试样安放在加力压头下方，按要求调整好位置，使压头对准上盘边缘上的0°加力点，并与基础平台固定。2、电阻应变片接线采用1/4桥，8点共用一个补偿片。即将四个位置8个点的应变片，分别用导线接在电阻应变仪8个电桥的“A”和“B”端子上，一个补偿片接在桥路选择的“补偿”端子上。3、按照电阻应变仪的使用方法将其进行设置和予调平衡。复杂受力杆件综合实验4、加载。逆时针缓慢旋转加载手轮，依次加载到300N、600N、900N，力值从显示器上读出。测量8个点的应变值并记录到表1中。注意：加力测力装置的最大载荷为1000N，不得超载使用，以免损坏设备！5、顺时针旋转加载手轮，把力卸除。6、再调整薄壁矩形管试样位置，使加力压头对准上盘边缘上的60°加力点，重复上述测量过程。最后调整试样位置到90°加力点，重复上述测量过程。7、将应变片连线从电阻应变仪电桥上取下，松开固定薄壁矩形管试样的螺母将其取出。整理实验数据，清理实验现场。复杂受力杆件综合实验四、实验数据处理及结果分析根据实验测量数据计算在载荷增量为△P=300N时，各测点平均应变增量值，并根据虎克定律计算应力实验值，与理论应力值比较，计算各自的相对误差，确定最大应力。试样材料的弹性模