实验5 梁的弯曲正应力测定
陈采凤 编写
一、实验目的
1.测定梁纯弯曲时横截面上的正应力大小及分布规律，并与理论值比较，以验证弯曲正应力公式。
2.观察正应力与弯矩的线性关系。
3.了解电测法的基本原理和电阻应变仪的使用方法。
二、实验设备
1.弯曲梁实验装置和贴有电阻应变片的矩形截面钢梁。
2.静态数字电阻应变仪YJ28A-P10R（见附录四）和载荷显示仪。
3.直尺。
三、实验原理及装置
梁纯弯曲时横截面上的正应力公式为σ=
，式中M为作用在横截面上的弯矩，Y为欲求应力点到中性轴Z的距离，Iz为梁横截面对中性轴的惯性矩。本实验采用矩形截面钢梁，实验时将梁的支承及载荷情况布置如图6-1所示，梁的CD段为纯弯曲， 在梁的CD段某截面不同高度（四等分点）处贴五片电阻应变片，方向平行梁轴，温度补偿片粘贴梁上不受力处，当纯弯梁受载变形时，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实。由于纵向纤维间不互相挤压，故根据单向应力状态的虎克定律求出应力σ实=Eε实。E为梁所用材料的弹性模量。为了减少测量误差，同时也可以验证正应力与弯矩的线性关系，采用等量加载来测定沿高度分布的各相应点的应变，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实。求出各应力增量
σ实=E
ε实，并与理论值
σ理=
进行比较，其中
M=
Fa.，从而验证理论公式的正确性。
图6-1纯弯梁示意图
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，用尺测量力作用点的位置及梁的截面尺寸。
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.检查实验数据是否与离开中性轴的距离成正比，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实及应力增量平均值
σ实，梁的弹性模量E为210 GPa。
3.根据理论公式求出在弯矩增量
M=
Fa.作用下的应力增量
σ理。
4.将不同点的
σ实与理论公式求出的
σ理 分别画在坐标纸上（纵坐标为点的位移，横坐标为应力值）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.采用等量加载的目的是什么？
3.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？
4.如考虑梁的自重，所得梁上各点的应力是否有变化？
七、预习题
1.什么是半桥温度补偿接法，温度补偿片应粘贴在何处？
2.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、注意事项
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，以免造成测量误差。
