材料力学实验指导书(矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验)

梁的纯弯曲正应力实验报告

梁的纯弯曲正应力实验报告

一、实验目的

本实验旨在通过对实验材料进行纯弯曲加载，测量其正应力和弯曲角度，从而掌握材料在纯弯曲状态下的应力特性，并探究材料性能的影响因素。

二、实验原理

当梁在纯弯曲时，受到的载荷可以分解为一个弯矩和一个剪力。由于实验中去除了外部作用力，剪力为零，因此我们只需要考虑弯矩作用下的应力情况。

在梁的截面上，由于受到弯曲，不同位置的应变不同，因此会形成不同大小的应力。在正常情况下，当梁未发生破坏时，梁的内部应力呈线性分布，即受到的弯矩越大，所受到的应力也会相应增大。

三、实验设备

本实验所使用的设备包括：

1.纯弯曲实验台

2.测力仪

3.梁材料（一定长度的圆形钢管或方管）

四、实验步骤

1. 选择一段合适材质的梁进行实验。

2. 将梁固定在纯弯曲实验台上。

3. 在梁的一端加上一定荷载。

4. 通过测力仪测量在梁部位不同位置受到的正应力。

5. 在梁的另一端加上一定数量的荷载，并重复步骤4，记录正应力。

6. 重复以上操作，直到梁发生破坏。

五、实验结果

在实验过程中，我们记录了梁不同位置受到的正应力，并根据实验数据分析了不同弯矩下的应力分布曲线。实验结果表明，在纯弯曲状态下，梁的内部应力呈线性分布，随着弯矩的增大，所受应力也会逐渐增大，直到梁发生破坏。

六、实验分析

根据实验结果，我们可以发现梁的性能会受到材料的影响。不同的材料具有不同的弯曲特性，不同的性能和抗断性能。而在实验中，我们也可以通过调整材料的材质和长度来控制弯曲的程度，从而控制梁的

应力分布和破坏点位置。

七、实验结论

单一材料梁的弯曲正应力实验

一、实验目的

1．用电测法测量单一材料的矩形截面梁在纯弯曲状态时其横截面上正应力的大小及分布规律，并与理论计算值比较，从而验证梁的弯曲正应力理论公式。

2．初步掌握电测法原理和静态电阻应变仪的使用方法。

二、预习思考要点

1．本实验装置是如何实现使梁的某一区段处于纯弯曲状态的？

2．梁处于纯弯曲状态时其内力分布有何特征？

3．梁处于纯弯曲状态时，若要测取其上某一点的线应变为何只需在该点布设一枚应变计，且平行于梁的轴线方向？

三、实验装置和仪器

1．纯弯曲实验装置

本实验采用低碳钢或中碳钢制成的矩形截面梁，测试其正应力分布规律的实验装置如图1-26（a）所示，所加的砝码重量通过杠杆以一定的放大比例作用于加载辅梁的中央，设作用于辅梁中央的载荷为F，由于载荷对称，支承条件对称，则通过两个挂杆作用于待测梁上C、D处的载荷各为F/2。由待测梁的内力图可知CD段上的剪力Q=0，

弯矩为一常量M=

2a

F ，即梁的CD段处于纯弯曲状态。

图1-26 弯曲正应力实验装置及试样贴片位置图

2．静态电阻应变仪

3．游标卡尺、钢直尺

四、实验原理

由于矩形截面梁的CD段处于纯弯曲状态，当梁发生变形其横截面保持平面的假设

成立，又可将梁视作由一层一层的纵向纤维叠合而成且假设纵向纤维间无挤压作用，此时纯弯曲梁上的各点处于单向应力状态，且弯曲正应力的方向平行于梁的轴线方向，所以若要测量纯弯曲状态下梁的横截面上的正应力的分布规律，可在梁的CD 段任一截面上沿不同高度处平行于梁的轴线方向布设若干枚电阻应变计，为简便计算，本实验的布片方案如图1-26（b ）所示，一枚布设在梁的中性层上，其余四枚分别布设在距中性层h/4或h/2处（h 为梁矩形截面的高度），此外还布设了一枚温度补偿片。

梁的纯弯曲正应力实验

梁的纯弯曲正应力实验是为了确定梁在弯曲的情况下的受力机制以及测定梁的弯曲刚

度和受力性能的试验。在这项实验中，主要是测试梁的弯曲刚度性能，这样可以更清楚地

了解梁的特性，并且可以判断梁受到外力时应如何反应。这项实验是建筑结构设计中的重

要内容，当结构受外力时，梁的刚度将决定结构的中止和模态。

梁的纯弯曲正应力实验，通常需要两个或三个支撑点。它们可以是球形、凸形或圆形

的轴承。其中，球形轴承最常用，其支撑的特性是最佳的，最不容易产生不必要的侧向力，影响试验的准确性。

在一个纯弯曲正应力实验中，支撑一端的梁头会受到一个外载荷，即弯矩，使其变形。强度和刚度试验系统通常由模拟电源、试验控制台、力传感器等设备组成，力导致模拟器

输出同时加载在梁上，并通过力数据计算出受力的曲率系数和强度系数。

该实验的基本步骤是：（1）在梁上安装支持设备，并将梁放在试验台上；（2）给各

支撑点安装传感器，并通过模拟器输出同时加载在梁上；（3）测量梁承受的外载荷以及

梁的变形量；（4）分析测量结果，并计算出梁在弯曲时的曲率系数和受力

总之，梁的纯弯曲正应力实验是非常重要的，它可以查明梁的强度系数，曲率和强度

系数，以及梁受外力时的变形性能和应力变化规律。实验结果对于确定结构抗震性能等具

有重大意义，在建筑结构分析和设计中扮演着巨大的作用。

实验五 纯弯曲梁的正应力实验

一、实验目的

1、测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律。

2、验证纯弯曲梁的正应力计算公式。

3、测定泊松比μ。

4、测量矩形截面梁在纯弯曲时最大应变值，比较和掌握运用不同组桥方式

时提高测量灵敏度的方法。

二、实验设备

1、材料力学组合实验台；

2、电阻应变测力仪；

三、实验原理和方法

1、测定弯曲正应力 在纯弯曲条件下，根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到梁横截面上任一点的正应力计算公式为

M =

y z

I σ (1)

式中：M 为弯矩；I z 为横截面对中性轴的惯性矩；y 为所求应力点至中性轴的距离。由上式可知，在弹性范围内，沿横截面高度，正应力按线性规律变化，其最大正应力产生在上下边缘，为

max z

M

W σ=

(2) W z 称为抗弯截面系数。

实验采用1/4桥公共补偿测量方法，加载采用增量法，载荷从100N 开始，每次增加700 N ，测出各点的应变增量ε∆，然后分别取各点应变增量的平均值ε∆实i ,依次求出各点的应力增量

σ∆实i =E ε∆实i (3)

四、实验步骤

1．设计好本实验所需的数据表格；

2．测量矩形截面梁的宽度b 和高度h 、载荷作用点到梁支点距离a 及各应变片到中性层的距离y i.

3．拟定加载方案。根据实验要求适当选取初载0100F N =，然后按照步长

700N 分级加载，加到最大的载荷max 3600F N =。

4.根据加载方案，调整好实验加载装置。

5.按照实验要求接线（1/4桥），调整好电阻应变仪，检查整个系统是否处于正常工作状态；

5．加载。用均匀慢速加载至初载荷0100F N =，记下各点电阻应变仪得初读数，然后按照步长700F N ∆=分级加载，依次记录各点电阻应变片的应变度数，直到3600N 为止；

梁的纯弯曲正应力实验

电测法是应力应变测量最常用的方法，其方法简便，技术成熟，已经成为工程中不可缺少的测量手段。纯弯曲时正应力在横截面上线性分布，是弯曲中最简单的应力情况。用电测法测定纯弯曲梁上的正应力，不仅可以验证材料力学理论，也可以熟悉电测法测量的原理、操作方法和注意的问题，为复杂的实验应力分析打下基础。

一、预习要求

1、YJ—5电阻应变仪测量前如何进行预调平衡？

2、采用半桥接法进行弯曲正应力测量时，如何进行温度补偿？说明原理。

二、实验目的

1、初步掌握电测应力分析方法，学习电测接线方法、仪器调试使用方法。

2、测定梁在纯弯曲下的弯曲正应力及分布规律，验证理论公式。

三、实验设备

1、纯弯曲正应力试验台。

2、电阻应变仪及预调平衡箱。

3、矩形截面钢梁。

四、实验原理及方法

纯弯曲梁如图1a所示。在载荷P作用下，梁的CD段为纯弯曲变形。沿梁横截

面的高度方向每隔

4

h

高度粘贴平行于轴线的测量应变片，共五片，其中第三片在中性层上。另外在梁外安置温度补偿块，其上贴一公共温度补偿应变片。每一测量应变片与公共温度补偿片按图1b接法接为半桥测量系统。梁受到P力作用后，产生弯曲变形。通过电阻应变仪测出载荷作用下五个点处的应变，由于是单向拉压变形，由虎克定律ε

σE

=即可算出各点的应力值。

另一方面，由弯曲正应力理论公式

z

I

My

=

σ，可算出各点的应力理论值。于是可将实测值和理论值进行比较，验证理论公式的正确性。

实验时，载荷由砝码经过20倍杠杆放大施加。加载分四级，每增加一个砝码，产生P

图1 纯弯曲实验装置示意图

力的增量ΔP。每加一级后测出五个点的应变，最后取力和应变的增量平均值计算理论值和实验值。该实验也可用万能试验机加载进行测量。

矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验

一、实验名称

矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验。

二、实验目的

1．学习使用电阻应变仪，初步掌握电测方法；

2．测定矩形截面梁纯弯曲时的正应力分布规律，并与理论公式计算结果进行比较，验证弯曲正应力计算公式的正确性。

三、实验设备

1．WSG－80型纯弯曲正应力试验台

2．静态电阻应变仪

四、试样制备及主要技术指标

1、矩形截面梁试样

材料：20号钢，E=208×109Pa；

跨度：L=600mm，a=200mm，L1=200mm；

横截面尺寸：高度h=28mm，宽度b=10mm。

2．载荷增量

载荷增量ΔF=200N （砝码四级加载，每个砝码重10N 采用1：20杠杆比放大），砝码托作为初载荷，F0=26 N 。

3．精度

满足教学实验要求，误差一般在5%左右。 五、实验原理

如图1所示，CD 段为纯弯曲段，其弯矩为a 2

1

F M =

， 则m N M ∙=6.20，m N M ∙=∆20。根据弯曲理论，梁横截面上各点的正应力增量为：

z

I y

M ∆=

∆理σ （1） 式中：y 为点到中性轴的距离；Iz 为横截面对中性轴z 的惯性矩，对于矩

形截面， 12

bh I 3

z = （2）

由于CD 段是纯弯曲的，纵向各纤维间不挤压，只产生伸长或缩短，所以各点均为单向应力状态。只要测出各点沿纵向的应变增量ε∆，即可按胡克定律计算出实际的正应力增量实σ∆。

εσ∆=∆E 实 （3）

在CD 段任取一截面，沿不同高度贴五片应变片。1片、5片距中性轴z 的

距离为h/2，2片、4片距中性轴z 的距离为h/4，3片就贴在中性轴的位臵上。

实验四纯弯曲梁的正应力测定

一. 实验目的：

1. 测定纯弯曲的梁的正应力分布，验证纯弯正应力公式'

2. 学习电测法。

二. 实验设备：

1. 弯曲实验装置。

2. 电阻应变仪和预调平衡箱。

三. 实验原理及方法：

梁受纯弯曲时，根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，得纯弯曲时正应力公式：

M

在矩形截面梁纯弯曲部分（见图1，CD段），贴有四个

应变片，其中3在中性层上，1，2和4，5分别贴在离中性层为梁高的1/4及上下表面，加载后，梁弯曲变形，由应变

仪可测出个测量点的纵向应变“，可确定横截面上正应力分

布规律。

由单向应变状态胡可定律求出各测点的实验应力：

；「1 =E；1,各测点的理论应力二N按公式:「N =My£算得，将二N和二 d l z 进行比较。

本实验在专门的实验装置上进行，采用砝码或差动螺纹机构进行连续加载。

应变片的连接线采用半桥接线法（如图2），且利用预调平衡箱（图2）。

I-

/ "；、八乞温度补偿片

工作片

实验预习报告

课程名称：工程力学

实验名称：纯弯曲梁的正应力测定

实验目的：1:测定纯弯曲梁的正应力分布，验证纯弯曲梁

正应力公式。

2:学习电测法。

主要实验仪器：1 :弯曲试验装置。

2:电阻应变仪和预调平衡箱。

主要实验步骤：

一：取一矩形截面的等截面剪支梁AB，其上作用两个对称

的集中力P/2,未加载前，在中间CD段表面画些平行于梁轴线的纵向线和垂直于梁轴线的横向线。加载后在梁的AC和DB两段内，各横截面上有不同的剪力和弯矩M。

二；在矩形截面梁弯曲部分，贴有四个应变片，其中3 在中性层上，1，2，4，5分别在离中性层为梁高的1/4 及上下表面，加载后，梁弯曲变形，由应变仪可测出各测量点的纵向应变，可确定横截面上的应变分布规律。三：记录数据并且处理数据。

纯弯曲梁的正应力电测实验

一、实验目的

1．用电测法测量单一材料的矩形截面梁在纯弯曲状态时其横截面上正应力的大小及分布规律，并与理论计算值比较，从而验证梁的弯曲正应力理论公式。

2．初步掌握电测法原理和静态电阻应变仪的使用方法。

二、实验装置和仪器

1．纯弯曲实验装置

本实验采用低碳钢或中碳钢制成的矩形截面梁，测试其正应力分布规律的实验装置如图20（a）所示，所加的砝码重量通过杠杆以一定的放大比例作用于加载辅梁的中央，设作用于辅梁中央的载荷为F，由于载荷对称，支承条件对称，则通过两个挂杆作用于待测梁上C、D处的载荷各为F/2。由待测梁的内力图可

知CD段上的剪力Q=0，弯矩为一常量M=

2a

F ，即梁的CD段处于纯弯曲状态。

图20 弯曲正应力实验装置及试样贴片位置图

2．静态电阻应变仪

3．游标卡尺、钢直尺

三、实验原理

由于矩形截面梁的CD段处于纯弯曲状态，当梁发生变形其横截面保持平面的假设成立，又可将梁视作由一层一层的纵向纤维叠合而成且假设纵向纤维间无挤压作用，此时纯弯曲梁上的各点处于单向应力状态，且弯曲正应力的方向平行于梁的轴线方向，所以若要测量纯弯曲状态下梁的横截面上的正应力的分布规律，可在梁的CD段任一截面上沿不同高度处平行于梁的轴线方向布设若干枚电阻应变计，为简便计算，本实验的布片方案如图20（b）所示，一枚布设在梁的中

性层上，其余四枚分别布设在距中性层h/4或h/2处（h 为梁矩形截面的高度），此外还布设了一枚温度补偿片。

当梁受载后，电阻应变计随梁的弯曲变形而产生伸长或缩短，使自身的电阻改变。通过力学量的电测法原理，利用电阻应变仪即可测出梁横截面上各测点的应变值ε实。由于本实验梁的变形控制在线弹性范围内，所以依据单向虎克定律即可求解相应各测点的应力值，即σ实=E ·ε实，E 为梁材料的弹性模量。

纯弯曲梁的正应力实验指导书

一、实验目的

本实验旨在通过对纯弯曲梁的正应力进行实验研究，理解梁在弯曲作用下的正应力分布规律，掌握相关实验操作技术并完成实验数据的处理与分析。

二、实验原理

纯弯曲指的是在梁的自由端上施加一个弯矩，而不施加任何集中力或剪力。在纯弯曲梁上，由于外力的作用，产生了纵向应力和横向剪应力。

根据弯曲力学理论，纯弯曲梁上任意一截面上的正应力由以下公式给出：

σ = (M * y) / I

其中，σ为截面上的正应力，M为弯矩，y为截面上某点至中性轴的距离，I为截面的惯性矩。

实验中，我们会通过施加不同的加载力矩，测量梁上不同位置的应变，并通过转换系数计算出对应的正应力。

三、实验器材和药品

1. 纯弯曲梁试样

2. 弯曲试验机

3. 电子应变计

4. 数据采集仪

5. 其他常用实验器材（如万能千斤顶、刻度尺等）

四、实验步骤

1. 准备纯弯曲梁试样，将其固定在弯曲试验机上。确保试样的几何尺寸和材料性质已知。

2. 打开弯曲试验机和数据采集仪，进行堵塞力矩校正和数据采集设备的校准工作。

3. 选择合适的加载力矩大小，并通过弯曲试验机施加到纯弯曲梁上。

4. 在梁上选择合适的测量点，安装电子应变计，将其与数据采集仪连接。

5. 开始加载力矩，并记录数据采集仪上的读数，包括应变和加

载力矩。

6. 等待加载力矩稳定后，记录梁上各点的应变读数。应保证在

同一加载力矩下，所有测点的应变读数稳定。

7. 根据实验所用纯弯曲梁的几何尺寸和材料性质计算其截面的

惯性矩。

8. 根据公式σ = (M * y) / I，计算出各测点的正应力。

基本实验 4

矩形梁纯弯曲时正应力分布电测实验

一、实验目的

1．学习使用电阻应变仪，掌握测试技能。

2．测量纯弯曲梁上应变随高度的分布规律，验证平面假设的正确性。

二、仪器设备

弯扭试验台、电阻应变仪。

图2—8 纯弯曲试验装置

三、弯扭试验台

弯扭试验台可以做弯曲试验、扭转试验，以及弯曲-扭转的组合试验。这里暂时只叙述其弯曲试验部分，其纯弯曲的加载系统如图2—8，试样简支于A、B两点。在对称的C、D两点通过拉杆和横杆螺旋加载使梁产生弯曲变形，CD段试件受纯弯的作用。采用转动手轮使螺旋下移加载，总荷载的大小用荷载传感器来测量。试件的受力如图2—9。

四、纯弯曲梁电测实验原理

已知试件受纯弯时的正应力公式为

z I y M ⋅=σ 式中，M 为横截面上的弯矩，I z 为梁横截面

对中性轴z 的惯性矩，y 为由中性轴到欲求应力点的距离。 本实验在施加初荷载后，采用逐级等量

加载的方法，每次增加等量的荷载为ΔP ，测定各点相应的应变增量一次，分别取应变增量的平均值。，求出各点应力增量实实平σε

z I y

M E ⋅=⋅=∆σεσ理实平实，

把实σ与理论公式算出的应力增量理σ加以比较，从而可验证公式的正确性，上述理论公式的ΔM 按下式求出：

)1702

1mm N P M ⋅⨯=（∆∆

五、电阻应变片的粘贴位置

电阻应变片及电阻应变仪的有关说明请参看指导书的第一部分。为了测量应变随试件截面高度的分布规律，应变片的粘贴位置如图2—10。这样可以测量试件上下边缘处的最大应变和中性层无应变的特殊点，及其它中间点便于了解应变沿截面高度变化的规律。

矩形截面梁纯弯曲实验报告

矩形截面梁纯弯曲实验报告

一、实验目的

本实验旨在通过对矩形截面梁进行纯弯曲试验，了解梁的受力性能及其变形规律，掌握应力-应变关系和荷载-挠度关系，并对实验结果进行分析和讨论。

二、实验原理

1. 梁的受力性能

当梁受到外力作用时，会引起其产生内部应力和变形。在纯弯曲状态下，梁的上下表面会产生相反方向的应力，即拉应力和压应力。根据材料力学原理可知，这两种应力大小相等，且位于中性轴上。

2. 应力-应变关系

在材料受到外部载荷作用时，会发生一定程度的变形。这种变形与材料内部产生的应力之间存在着一定的关系。通过测量不同载荷下梁上表面纵向位移和中性轴位置，并结合材料截面积及跨度等参数，可以计算出该点处产生的应变值。将所得数据绘制成载荷与相对应变量（如应变、挠度）之间的图像，则可得到应力-应变关系曲线。

3. 荷载-挠度关系

在梁受到外部载荷作用时，会发生一定程度的弯曲变形。通过测量不

同载荷下梁的挠度值，并结合材料截面积、跨度等参数，可以计算出

该点处产生的应变值。将所得数据绘制成载荷与相对应变量（如挠度）之间的图像，则可得到荷载-挠度关系曲线。

三、实验步骤

1. 准备工作：清洁实验台面和试验设备，检查试验设备是否正常运转。

2. 安装试件：将矩形截面梁放置在试验设备上，并固定好。

3. 测量中性轴位置：通过调整支承点位置，使得梁在未受力状态下平衡，然后测量中性轴距离上表面的高度。

4. 开始实验：按照预定方案进行荷载施加，并记录每个荷载值下梁上

表面纵向位移和中性轴位置。

5. 结束实验：当梁出现明显裂缝或位移超过规定范围时，停止施加荷

纯弯曲梁正应力电测实验报告

纯弯曲梁正应力电测实验是一种常用的材料力学实验方法，用于测量梁在弯曲过程中的正应力分布情况。本实验通过加载施加在金属横截面上的外力，测量由于弯曲产生的电势差，从而得到梁在各个截面上的正应力大小。下面是一份纯弯曲梁正应力电测实验报告的参考内容。

实验目的：

1. 理解材料在弯曲过程中的正应力分布特性；

2. 掌握纯弯曲梁正应力电测实验的原理和方法；

3. 学习使用实验仪器和数据处理软件。

实验仪器：

1. 弯曲实验台；

2. 弯曲应变计；

3. 电压采集仪；

4. 电压放大器；

5. 计算机。

实验原理：

在纯弯曲梁实验中，通过加载施加在梁上的外力，梁发生弯曲变形。根据材料力学理论，梁在弯曲过程中会产生正应力。实验中利用弯曲应变计测量梁在各个截面上的应变大小。弯曲应变计通过压电效应将应变转化为电荷，产生电势差。通过电压采集仪和电压放大器将电势差放大并记录下来，就可以得到梁在各个截面上的正应力大小。

实验步骤：

1. 将要进行实验的梁固定在弯曲实验台上，调整梁的位置和姿态，使其能够正常受力并产生弯曲变形；

2. 将弯曲应变计安装在梁的截面上，保证其能够准确测量应变；

3. 连接弯曲应变计和电压采集仪，调整采集仪的参数，使其能够正常采集电势差；

4. 将电压采集仪与电压放大器连接，调整放大器的增益，保证能够得到合适范围的电压信号；

5. 开始加载外力，在加载过程中，实时记录电压采集仪采集到的电势差数据；

6. 加载外力达到一定值后停止，记录下此时的电势差数据。

数据处理：

1. 将采集到的电势差数据导入计算机；

实验六 直梁弯曲正应力测定

一、实验目的：

1． 测定矩形截面直梁在纯弯曲（非纯弯曲）时横截面上正应力的分布，并与理论公式比较，以验证弯曲正应力公式。

2． 进一步熟悉电测方法及电阻应变仪的使用。 二、实验装置及仪器

1． 矩形截面梁弯曲实验装置

2．电阻应变仪 3．钢板尺 三、实验概述

直梁受纯弯曲时横截面上的正应力公式为

z I y

M ⋅=

σ 或为z

I y M ⋅∆=∆σ 式中M 为作用在横截面的弯矩，Iz 为梁的横截面对中性轴Z 的惯性矩，y 为中性轴到

欲求应力点的距离，此公式在非纯弯曲时于一定条件下也可应用。

本实验采用碳钢制成的矩形截面梁，实验装置如图9所示。

在梁跨度中点沿梁的高度h 分别贴电阻应变片，均匀分布共贴五片，贴片位置如图9所示，用砝码加载，即先加一初载荷，测取点的电阻应变仪读数，然后再依次加载，同样测读每点的读数。每点相邻两次读数差（相邻的大载荷应变读数减去小载荷的应变读数的平均值）即为相应载荷增量下此点的纵向应变值。当应力在比例极限内时，应用虎克定律

εσ⋅=E ，（εσ∆⋅=∆E ），即可算出各点相应的正应力的实验值。由前述公式可算出各点

正应力的理论值，将这些结果画在一张坐标纸上可得到正应力沿高度的分布规律。

图9 测梁弯曲正应力装置示意图

四、实验步骤

1．测量梁的横截面尺寸b 、h 。

2．按指定的l 、a 长度架设梁，并仔细调整使之平稳。

-21-

3．将各点电阻片导线接在应变仪的预调平衡箱上，按半桥线路连接，然后，开启电源，预热仪器，并将灵敏系数K钮旋旋到所需刻度（或相应的标定数）。

单一材料梁的弯曲正应力实验

一、实验目的

1．用电测法测量单一材料的矩形截面梁在纯弯曲状态时其横截面上正应力的大小及分布规律，并与理论计算值比较，从而验证梁的弯曲正应力理论公式。

2．初步掌握电测法原理和静态电阻应变仪的使用方法。

二、预习思考要点

1．本实验装置是如何实现使梁的某一区段处于纯弯曲状态的？

2．梁处于纯弯曲状态时其内力分布有何特征？

3．梁处于纯弯曲状态时，若要测取其上某一点的线应变为何只需在该点布设一枚应变计，且平行于梁的轴线方向？

三、实验装置和仪器

1．纯弯曲实验装置

本实验采用低碳钢或中碳钢制成的矩形截面梁，测试其正应力分布规律的实验装置如图1-26（a）所示，所加的砝码重量通过杠杆以一定的放大比例作用于加载辅梁的中央，设作用于辅梁中央的载荷为F，由于载荷对称，支承条件对称，则通过两个挂杆作用于待测梁上C、D处的载荷各为F/2。由待测梁的内力图可知CD段上的剪力Q=0，

弯矩为一常量M=

2a

F ，即梁的CD段处于纯弯曲状态。

图1-26 弯曲正应力实验装置及试样贴片位置图

2．静态电阻应变仪

3．游标卡尺、钢直尺

四、实验原理

由于矩形截面梁的CD段处于纯弯曲状态，当梁发生变形其横截面保持平面的假设

成立，又可将梁视作由一层一层的纵向纤维叠合而成且假设纵向纤维间无挤压作用，此时纯弯曲梁上的各点处于单向应力状态，且弯曲正应力的方向平行于梁的轴线方向，所以若要测量纯弯曲状态下梁的横截面上的正应力的分布规律，可在梁的CD 段任一截面上沿不同高度处平行于梁的轴线方向布设若干枚电阻应变计，为简便计算，本实验的布片方案如图1-26（b ）所示，一枚布设在梁的中性层上，其余四枚分别布设在距中性层h/4或h/2处（h 为梁矩形截面的高度），此外还布设了一枚温度补偿片。

纯弯曲梁正应力电测实验报告

一、实验目的

本次实验旨在通过纯弯曲梁正应力电测实验，掌握梁的正应力计算方法以及电阻应变计的使用方法，并了解梁的受力特性和变形规律。

二、实验原理

1.梁的受力特性

当梁受到外力作用时，会产生内部应力和变形。根据材料力学原理，内部应力可以分为正应力和剪应力。在纯弯曲情况下，梁内部只存在正应力，且沿截面法线方向呈线性分布。

2.电阻应变计

电阻应变计是一种常用的测量金属材料应变的仪器。当金属材料发生形变时，其电阻值也会发生微小变化。通过测量这种微小变化来计算金属材料的应变值。

3.纯弯曲梁正应力计算公式

在纯弯曲情况下，梁内部只存在正应力。根据受拉或受压状态下截面上某点处的正应力公式：

σ = M*y/I

其中，σ为该点处的正应力；M为作用于该点处剪跨截面上侧边缘的弯矩；y为该点到中性轴的距离；I为该截面的惯性矩。

三、实验器材和试件

1.器材：纯弯曲梁实验台、电阻应变计、数字万用表等。

2.试件：长度为1.2m，宽度为20mm，厚度为2mm的钢板梁。

四、实验步骤

1.将钢板梁放置在纯弯曲梁实验台上，并调整好实验台的支承距离。

2.将电阻应变计粘贴在梁上，保证其与梁表面紧密贴合，并接好电路。

3.通过旋钮调节实验台施加的力矩大小，使得钢板梁发生一定程度的弯曲变形，并记录下此时电阻应变计显示的电压值。

4.重复以上步骤，每次增加一定大小的力矩，直至达到最大载荷或者出现塑性变形等异常情况。

5.根据所得到的数据，计算出不同载荷下钢板梁各点处的正应力值，并绘制出正应力-距离曲线图和载荷-挠度曲线图。