实验五 叠(组)合梁弯曲的应力分析实验

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1、实验五叠（组）合梁弯曲的应力分析实验一、实验目的和要求1．进一步掌握电测法的基本原理，及应变仪的操作与使用。2．测定叠梁在纯弯曲时，梁高度各点正应力的大小及分布规律，并与理论值作比较。3．通过实验测定和理论分析，了解两种不同组合梁的内力及应力分布的差别。4．学习多点测量技术。二、实验设备和仪器微机控制电子万能试验机，静态应变仪，游标卡尺等。三、实验原理和方法在实际结构中，由于工作需要，把单一的梁、板、柱等构件组合起来，形成另一种新的构件形式经常被采用。如支承车架的板簧，是由多片微弯的钢板重叠组合而成；厂

2、房的吊车的承重梁则是由钢轨、钢筋混凝土梁共同承担吊车和重物的重量。实际中的组合梁的工作状态是复杂多样的，为了便于在实验室进行实验，实验仅选择两根截面积相同的矩形梁，按以下方式进行组合：（1）用相同材料组成的叠梁；（2）楔块梁。用电测法测定其应力分布规律，观察两种形式组合梁与单一材料梁应力分布的异同点。叠梁在横向力作用下，若上、下梁的弯矩分别为M1和M2，由平衡条件可知，M1+M2=M若变形后，每根梁中性层的曲率半径分别为ρ1，ρ2，且有则由梁的平面弯曲的曲率方程可知：，式中E1I1和E2I2分别是上、下

3、梁的抗弯刚度。在小变形情况下（忽略上、下梁之间的摩擦，两者的变形可认为一致），它们的曲率半径远远大于梁的高度，因此可以认为，故有（1）当叠合梁材质和几何尺寸相同，即E1＝E2，I1＝I2，有，（2）当叠合梁分别为钢和铝时，且钢材与铝材的弹性模量分别为El＝2.07×105Mpa，E2＝0.69×105MPa，即El＝3E2，同时I1＝I2=I时，则有，由此可知，当叠合梁的材质和惯性矩相同时，弯矩是由参与叠合梁的根数进行等分配的；当材料不同时，其弯矩是依据抗弯刚度来进行分配的。因此，材质不同的两根梁组成的

4、叠合梁（惯性矩相等），在离各自中性层等距离点的应力是不等的。弹性模量大的材质应力较大，反之，弹性模量小的材质，应力较小。本实验采用钢—钢叠合梁和钢—钢材料组成的楔梁（在试样的两端，在两根梁的接合面上各加一个楔块）以及整梁。材料的弹性模量E相等，所有单根梁的截面几何尺寸相等。图7-1l一纯弯曲压头；2一上梁；3--T梁；4一弯曲台实验时，在梁的纯弯曲段间某一截面沿高度布置8枚电阻片(见图7—1)，测定各测点的正应力，其中任一点的正应力值为式中——叠合梁i点的实测应变；E——叠合梁材料的弹性模量。实验过程中

5、，在弹性极限内仍采用分段等间距加载的方法，即在每施加载荷增量，测定对应的应变增量，从而得到各测点的实测应力值为各测点的理论值式中——第i测点应变增量的平均值；——第i测点到每根叠梁各自中性层Zi的距离。四、实验步骤1．测量叠梁、整梁的尺寸：高度h和宽度b，支座与压头支点间距离，测量各电阻片位置到中性层的距离；2．将叠梁安装在试验机的弯曲台上；3．进入POWERTEST3.0软件,确定加载方案，逐级加载测读；4．采用单片测量的接线方法，即AB桥臂接工作片，BC桥臂接温度补偿片（另两臂为仪器内的标准电阻），

6、接好线后打开电阻应变仪电源开关，调平仪器，待仪器稳定后，开始正式测读；5．完成一种组合梁(例如钢—钢组合梁)测试后，更换另一种组合梁（整梁）重复步骤1～5进行测试。6．完成全部实验，经教师检查合格后，清理实验现场，关闭电源。五、思考题1．分析整梁(矩形截面H＝2h，B＝b)，同种材料叠梁，在相同支撑和加载条件下承载能力的大小。2．上述二种梁的应力沿截面高度是怎样分布的，画出应力沿梁高度的分布规律。3．整梁的应力分布有什么特点，它与叠梁有何不同，内力性质有何变化？4．根据测试结果如何判断各种梁是否有轴向力

7、作用及轴向力产生的原因。