实验6 等强度梁的应力实验
一、 实验目的
1. 测定鱼腹梁（等强度梁）弯曲时各横截面上的最大正应力大小，并与理论值比较，以验证由弯曲正应力公式
设计制作的等强度梁在各横截面上的最大正应力相等。
2. 观察横截面上正应力与弯矩的线性关系。
二、 实验设备
1. 弯曲梁实验装置和贴有电阻应变片的等强度钢梁；
2. 静态数字电阻应变仪和载荷显示仪；
3. 直尺。
三、 实验原理及装置
本实验采用等强度钢梁，实验时将梁的支承及载荷情况布置如图所示，
梁弯曲时横截面上最大的正应力公式为
，式中M为作用在横截面上的弯矩， Wz为梁横截面对中性轴z的抗弯截面系数。梁的CD段为纯弯曲，横截面上最大的正应力为离开中性轴z距离最远的上下两点，故在CD段某截面贴1、2两片电阻应变片，方向平行梁轴；左右对称的AC段和DB段为横力弯曲，AC段的弯矩方程M（x）=Fx/2 (0≤x≤a)，为使梁弯曲时各横截面上的最大正应力相等，将梁制成抗弯截面系数W（x）与弯矩方程M（x）变化相同的等强度梁，本实验等强度梁是：截面高度h沿轴为抛物线（
）变化的等宽矩形截面梁。为了验证由弯曲正应力公式
设计制作的等强度梁在各横截面上的最大正应力相等，故在AC段任意三截面处距离中性轴z最远的上下两点，各贴两片电阻应变片，共贴六片电阻应变片，方向平行梁轴，温度补偿片粘贴梁上不受力处。当梁受载变形时，利用电阻应变仪测出各应变片的应变值（即梁上各纵向应变值）ε，为了减少测量误差，同时也可以验证应力与弯矩的线性关系，采用等量加载来测定各点的应变，每增加等量的载荷
F，测定各点相应的应变一 次，取应变增量的平均值
ε，求出各应力增量
, 并与理论值
进行比较，其中
M（x）=
Fx./2，从而验证由理论公式
设计制作的等强度梁在各横截面上的最大正应力相等。
四、实验步骤
1.将梁放在实验装置的支座上，注意应尽量使梁受平面弯曲。测量力作用点的位置及贴片位置。
2.在确保梁的最大应力小于材料的比例极限σp前提下，确定加载方案。
3.将梁上各测点的工作应变片逐点连接到应变仪的A、B接线柱上，而温度补偿片接在B、C接线柱上。按电阻应变仪的使用方法，将应变仪调整好。
4.先加载至初载荷，记录此时各点的应变值，然后每次等量增加载荷ΔF，逐次测定各点相应的应变值，直到最终载荷终止。卸载后，注意记录各测点的零点漂移。
5.检查各测点实验数据绝对值是否接近，是否与载荷成线形关系，结束工作。
五、实验数据处理
1．根据实验记录，将载荷、各测点相应的应变读数及读数增量填写在报告记录表中。
2．计算各测点的应变增量平均值
ε及应力增量平均值
，梁的弹性模量E=210 GPa。
3．根据理论公式求出在弯矩增量
M=
Fa/2.作用下的应力增量
。
4．将实验值
与理论公式求出的
分别进行比较。
六、思考题
1. 你认为实验值与理论值的误差原因有哪些？
2. CD段1、2两应变片的贴片位置与AC段任意三截面处的六片应变片的贴片位置，同样是距离中性轴z最远的上下两点，有什么不同？
3. 采用等量加载的目的是什么？
4. 弯曲正应力的大小是否会受到弹性模量E的影响，其应变值与弹性模量有关吗？
七、预习题
1．根据实验目的分析需要记录和测量哪些数据，拟定好实验数据的记录表
八、注意
1. 加载荷前要检查梁受载是否在纵向对称面内；
2. 应变仪调好后，不要移动和碰、触应变片的连线，以免增加数据误差。
