探究型（创新）实验项目简介

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1、探究型（创新）实验项目简介§1胶接叠梁弯曲实验（详见《材料力学实验》第三版P100）一、实验目的1、测定由两种不同材料组成的胶接叠梁正应力分布规律。2、由实验结果探索胶接叠梁的弯曲正应力计算公式并和实验结果作比较。二、实验装置、设备和叠梁应变计布置图1、叠梁应变计布片位置见下图，有关截面尺寸均已标注于梁上。2、WYS-1弯曲实验台架、数字电阻应变仪。三、加载方案按ΔP=800N，Pmax=4000N分五级加载分别测各点应变。四、报告及要求1、实验要求学生按上述加载方案分别测出各测点应变，然后计算ΔP=800N时，各测点的增量应变Δεi，对于2、3、4、5、6、7测点应取前后应变

2、的平均值，例，用坐标纸按比例绘制实测应变ε（或Δε），应力σ（或Δσ）沿梁高分布图，实验数据及理论计算结果应用表格表示。2、根据分布图可直接求出实验梁中性轴的位置。3、进行理论探讨，求出应力沿两种材料分布的解析表达式（包括中性轴位置的计算公式）。4、把解析解的结果与实测值比较，计算1，2（2′），7（7′），8四点的误差和中性轴理论值和实测值的误差（误差较大时应讨论其原因或对解析解进行修正）。5、撰写2000字以上论文，包括工程背景或研究背景、基本理论（研究现状）、应变计布片、粘贴方法及提高灵敏度措施、实验设计及实验验证、实验数据和误差分析、实验结果与讨论、参考文献。§2.双肢

3、组合压杆稳定性分析（探究型实验）33一、工程背景和问题的提出1993年，国内某发电厂的一台500兆瓦进口发电机组锅炉发生爆炸，造成机组彻底毁坏，死亡20人。在事故现场，调查人员发现锅炉机组下部冷灰斗背火面斜支撑（压杆）发生失稳破坏（这是引起爆炸的可能原因之一）。然而根据机组制造厂商的设计资料，斜支撑在事故发生时的实际负荷量并不足以导致其失稳屈曲。由于斜支撑事实上已经失稳，并且与爆炸的发生可能直接相关，于是，确定这一支撑结构的设计计算是否存在问题，便成为事故分析的一项重要内容。该支撑结构由两根20号槽钢为柱肢背对背组合而成（见图1），除两端的连结板外，柱肢间还有两点用30×30m

4、m2隔离块焊接缀联。设计者用如下方法对这一组合压杆进行稳定性计算:将组合截面视为一个整体,实际上就是把双肢组合压杆作为单肢压杆处理,相对于组合截面的虚对称轴z(轴z是组合截面的弱轴)计算组合截面的惯性矩。由于组合压杆柱肢的长度很大，不论将其端部简化为铰支座还是固定端支座,压杆的整体柔度都大于100，因此接下来就用欧拉公式计算组合压杆的临界压力,并且以这样计算得到的结果作为确定斜支撑承载能力的依据。上述计算方法是否正确,需要通过理论分析和实验研究来找到答案。由两根或两根以上杆件为柱肢构成的轴对称截面组合压杆，在工程上是比较常见的。组合压杆的柱肢间一般有缀板或缀条等连结结构。显然，

5、组合压杆的稳定性是依柱肢间相互联系的强弱程度不同而变化的。在理论上，可以考虑两种极端情况（只讨论双肢压杆）：1.如果完全忽略柱肢间的相互联系，认为组合压杆的每一柱肢在压曲过程中是独立起作33用的，也就是说，各个单肢在挠曲变形过程中，其横截面均绕自身形心轴（例如图1中单肢槽钢截面的型心轴zc）转动，则组合压杆的极限载荷（临界力）应该是单肢极限载荷的2倍，这是组合压杆的最低承载能力，可以称为组合压杆极限载荷的理论下限。2.如果认为可以把组合压杆视为一个整体结构，即认为组合压杆在压曲过程中只能发生整体挠曲，每一单肢截面不再绕自身形心轴转动，而是绕组合截面的对称轴转动，则组合压杆的极限

6、载荷一般要远大于单肢极限载荷的2倍（因为组合截面的形心主惯性矩通常总是大大超过单肢截面形心主惯性矩的2倍）。由此得到的极限载荷是组合压杆的最大承载能力，可以称为组合压杆极限载荷的理论上限组合压杆的实际极限载荷，应该在理论下限和理论上限之间。但是，当你面对一个组合压杆的稳定性研究问题或设计任务时，如何才能正确合理地进行分析，以足够的可靠性和准确性给出所要求的解答呢？本项实验就是让你发挥才能的一个良好机会。一、实验目的1．研究大柔度弱联系双肢组合压杆的稳定性。2．培养综合运用压杆稳定理论知识和实验方法分析解决工程问题的能力。二、实验仪器设备1．组合压杆实验装置。2．WYS-1实验台

7、架、静态电阻应变仪。三、实验内容与要求图2所示为一由矩形截面柱肢、端部连结板（铰支）及滑动隔离块构成的组合压杆[注]，柱肢材料的弹性模量为210GPa，滑动隔离块可以沿压杆轴向移动。在压杆中部及大约1/4长度处，布置有8枚电阻应变计（另外还提供温度补偿片）。如有必要，也可另行粘贴。图2矩形截面双肢大柔度弱联系组合压杆示意图实验要求：1．33运用理论知识，对本实验所提供的组合压杆进行初步分析，提出所要分析探讨的问题，自行制定实验方案。1．观察、记录实验现象和实验数据。2．对实验现象和数据进行分