明渠恒定非均匀流水面曲线联接试验.ppt

1、曲梁与拱的实验 揭示约束条件与构件承载力的关系 揭示超静定结构与静定结构的显著差异,西南交通大学力学实验中心,郑世瀛 陈时通 邢建新,综合设计型实验典型课件之一,实验开发目的 曲梁和拱是工程（尤其是土木工程）中常见的承力结构，而其刚度和承载力的巨大差异曾使不少同学深感困惑。 让同学们亲身“贴近”观察、测量一个虽不是工程上的庞然大物，却是既能恰当代表它们，又能方便地变换的模型，对照二者承力和变形的强烈反差，经分析、思考，深刻地认识曲梁与拱的基本属性。 从其弯矩、轴力的消长的悬殊对比中，理解二者确实存在质的区别。 明白为何通常称前者为抗弯结构，后者为推力结构。明白在拱的设计与施工中，为何对拱趾的基

2、础要有那么严格的要求。,实验开发目的 实验中可看到的，由于简支曲梁（包括门型刚架）的形状特征，承力后其支座水平位移较大。 若用两个固定铰加以约束成为超静定的二铰拱，必产生较大的推力。由它所引起的负弯矩有效地降低了结构的弯曲因素，而加大了轴向压力因素，因此改变了其力学特征，极大地提高了结构的刚度和承载力。这是一个因约束条件变化而改变结构性质的突出例子。 这些力学知识的内涵，在经历了本实验的全过程，并进行了对比分析和认真思考之后，大家定会有深切体会的。 这种感性和理性的认知，不仅可帮助大家理解为什么在工程上广泛应用超静定结构。也许还可触发你的创新思维，克服所遇到的某些技术难题,实验装置简介,实验装

3、置的主要参数 （1）试件几何尺寸：曲杆轴线半径R=200mm；断面20.0 mm4.0mm； （2）试件材料为弹簧钢，并经热处理，弹性模量E=210GPa； （3）应变片电阻值为120，灵敏度系Ks见试件上的标签。 （4）最大容许荷载 （5）自重：3kg。,实验流程图,二铰拱实验 实验安装 只需松开两头的锁定螺丝，调整推力螺钉，使两拱趾能自由转动，但不能向外移动，形成一个二铰拱（一次超静定）。 内力测量 拱圈上偏角30的拱腰C、D截面处，内外表面各贴一片应变片。用半桥接法，分别测量两截面的内外侧的应变i和e。轴向力N对应的应变N与弯矩M对应的应变M。分别为,二铰拱实验 加载顺序建议 可分小位移

4、、大位移状态： （1）小位移状态，100，200，300，600N，级差F=100N； （2）大位移状态，100，400，700，1600N，级差F=300N。目的在于考察其平衡状态随着变形的增大有何倾向性的变化，即考察不同状态下外力、内力及位移之间的关系有何区别或变化趋势。定量分析，可以只做第（1）组，即小位移状态的情况。 位移测量 可用三个百分表，分别测量拱顶挠度f（也可用试验台上的位移传感器代用）和拱趾的转角A、B。水平托板上的刻线到转动中心的距离为64mm。,二铰拱实验 实验操作 二铰拱实验 实验记录 二铰拱实验 实验报告 应包括实验记录、数据整理与理论分析。分别求出C、D二截面的内力（N、M）和各截面的位移（f、A、B）的实验值，绘出F-(M，N，f，)曲线，并与相应的理论值进行对照。实验值和理论值均需附上计算说明书。至于大位移下的理论值分析计算，不作统一要求，但应有大小位移下变形特征的观察（测）记录与说明。,简支曲梁实验 实验安装 简支曲梁实验 建议的加载顺序 50N，100N， 150N，200N。 简支曲梁实验 内力及位移测定、实验操作、实验报告和数据处理,无铰拱实验 仅需抽出两端的铰支座，