弯曲梁实验装置(图3.1-左)组成包括:钢梁(工作梁)、定位板、支座、试验机架、加载系统、两端万向接头的加载拉杆、加载压头(Φ16 的球形钢珠)、加载横梁、载荷传感器和测力仪等组成。实验装置的工作梁是一根已粘贴好应变片的钢梁,钢梁的材料弹性模量为E=200GPa 。实验装置采用转动手轮加载的方法,载荷大小由与载荷传感器相连接的测力仪显示。每增加载荷增量 ,通过两根加载拉杆传递到钢梁(距两端支座分别为a 的作用点) 。
当加载手轮转动至P 时,钢梁的 B 、C 处分别受到垂直向下的力,大小均为P/2,BC 段剪力图恒为零,即BC 段梁属于纯弯曲段,其弯矩为M=Pa/2。工作梁的受力简图、剪力图及弯矩图如图3.1右侧所示。

已知梁纯弯曲正应力的理论公式为:
为了验证(3-1)理论公式的正确性,在工作梁纯弯曲段的侧面,沿不同的高度粘贴了电阻应变片,测量方向均平行于梁轴,布片方案及各应变片编号见图3.2 所示。当梁加载变形时,利用电阻应变仪测出各应变片的应变值,然后根据单向应力状态的虎克定律求出各点实测的应力值。
式中: E 为钢梁的弹性模量; ε实 为电阻应变仪测量的应变值。将测得的应力值与理论应力值进行比较,从而验证弯曲正应力理论公式的正确性。

由于式( 3-1 )、式( 3-2 )只适用于材料的比例极限以内, 故工作梁的加载必须在此范围内进行。为了随时观察变形与载荷的线性关系,实验时采用逐次增量法加载,即每增加等量载荷△ P , 测读各点的应变一次,观察各次的应变增量是否也基本相同。然后,再重复上述加载过程(从零至最终载荷)两次,以便了解应变测量数据的重复性如何。由于应变片是按中性层上下对称布置的,因此,在每次加载测读应变值后,还可以分析其对称性,最后,取三次最终载荷所测得的应变平均值计算各点的应力值 σ实 。
本实验电阻应变片连接采用半桥温度补偿接法。考虑到七个应变片所在测量点的温度条件基本相同,为方便测量,七个应变片共用一片温度补偿片,即公共补偿片法。
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