方钢 角钢 槽钢比较 文档

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1、-38-角钢、槽钢、方钢弯曲时正应力的比较石里男杜宜纲(机电学院010113)指导教师：张亦良摘要：本文通过材料力学理论计算和电测试验两种方法。研究了NO.5号角钢，开口薄壁槽钢，及闭口件方钢在正弯曲时的正应力情况。分析和比较了三种试件在几乎相同载荷的条件下，正应力的差异。从而做出比较，说明各种试件在工程实际应用中的一些合理性。通过对实验误差的分析，还对实验室的设备及试件，提出了一些改进的建议。关键词：角钢；槽钢；方钢；电测法；正应力分布1引言角钢、槽钢是工程中应用最为广泛的两种型钢。在大型钢结构中

2、，用途更加广泛。角钢与槽钢均为开口薄壁截面杆件，不适应受扭转作用。若加载点位置不在弯心处时，试件除受弯曲作用外，还将承受扭转。不论从受力分析角度还是从强度观点出发，这都是不利的。以前的试验只是针对某一试件进行详细的讨论，分析其在不同载荷状况下的应力应变情况。这次我们将三种试件结合在一起进行分析与比较，通过多组实验数据讨论了两类试件（开口件和闭口件）在平面弯曲时正应力的分布情况，比较了三种型钢受弯时的特征，进而使我们对几种型钢在工程上的实际应用有了比较深刻的认识。实验中采用了先进的自动数据采集软件，为

3、顺利进行实验提供了保障。2角钢，槽钢及闭口件的理论分析模型2.1角钢的理论模型角钢加载示意图见图1。P力作用在角钢的弯心A点，这样就保证了平面弯曲。2.2槽钢的理论模型槽钢加载示意图见图2。当P力作用在弯心时，截面只弯不扭。2.3闭口件的理论模型闭口件方钢加载示意图见图3，P力作用在其弯心也就是上表面宽度中点。-39-弯曲正应力所用的计算公式：zIM∗yσ=，由于本实验采取了平面弯曲，因此理论计算时我们可以用公式zIM∗yσ=，而实验数据所测得的应变值可代入公式σ=E⋅ε，同样算出σ的值，从而可以进

4、行理论与实验的比较。3具体实验方案及实验数据处理3.1实验装置、仪器及材料(1)角钢，槽钢，闭口件：材料为Q235钢，弹性模量σ≈200GPa(2)电子万能试验机(3)DH3818静态应变测试仪(4)计算机自动采数实验系统3.2试件的布片及加载方案3.2.1角钢图5为角钢梁加载示意图，其中A点为布片位置，其距固定端51mm，P为载荷。图6为角钢梁两侧面(A面、B面)的布片图示。其中上图为A面在M处所贴的5个等距应变片；下图为B面在M处所贴的一个应变花。图1角钢加载示意图PP图2槽钢加载示意图图3方钢

5、加载示意图P图4角钢试件图示A面B面图5角钢梁加载示意图51PPM-40-3.2.2槽钢图8为槽钢梁加载示意图，其中M点为布片位置，其距固定端17mm，P为载荷。图9为槽钢梁上、下两表面及侧面的布片示意图。其中上、下表面各贴了一个应变片；于槽钢侧面中线处贴了一个应变花，在上、下边缘各贴了一个应变片。3.3实验结果3.3.1角钢实验数据及图示表1及续表分别为应变片1至8的实验数据。图10为根据上述数据所做的载荷-应变图。图6角钢梁贴片示意图AB面图9槽钢梁贴片示意图下表面侧面上表面图7槽钢梁试件图示图

6、8槽钢梁加载示意图PP17M-41-表1角钢梁实验数据内容456负荷(KN)应变(με)差值(με)应变(με)差值(με)应变(με)差值(με)-0.29984270.839.69.4-0.552817153.383.085.846.216.06.6-0.686341228.374.5127.441.521.75.7-0.900707314.285.8175.548.130.28.5-1.136546397.283.0222.647.238.78.5-1.315968470.873.6263.2

7、40.648.19.4-1.530651549.178.3309.446.257.59.4-1.77597634.985.8357.548.168.911.3-1.954041713.278.3401.944.380.211.3-2.186012792.579.2449.147.292.512.380.245.59.2表2角钢梁实验数据(续表1)内容负载(KN)应变(με)差值(με)应变(με)差值(με)应变(με)差值(με)-0.29984-28.3-65.1-1.9-0.55282-58.

8、5-30.2-135.8-70.8-7.5-5.7-0.68634-86.8-28.3-199.1-63.2-10.4-2.8-0.90071-117.0-30.2-269.8-70.8-14.2-3.8-1.13655-144.3-27.4-334.9-65.1-17.8-3.6-1.31597-167.0-22.6-388.7-53.8-20.5-2.8-1.53065-190.6-23.6-449.1-60.4-23.6-3.0-1.77597-215.1-24