《建筑力学》实验..pdf

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1、 第 1 页 共 32 页 KB 目录 建筑力学教学大纲.2 建筑力学实验大纲.10 建筑力学实验计划.12 建筑力学实验指导书.13 第 2 页 共 32 页 建筑力学教学大纲 课程编号：050004 课程名称：建筑力学 学时/学分：54/3 先修课程：高等数学 适用专业：建筑学 开课系或教研室：城建学部土木工程系 一、课程性质与任务 1 课程性质：建筑学专业的学科基础课。2 课程任务：本课程的主要任务是使学生了解一般工程结构的受力特点，掌握构件和简单结构的强度、刚度和稳定性的基本计算方法，了解材料的一些主要力学性能。二、课程教学基本要求 1.理论教学 54 学时。2.作业次数：不少于 8

2、次。3.考核方式：本课程总评成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分组成。平时成绩占 30%，包括作业和实验两部分；期末考试成绩占 70%。三、教学基本要求 第 1 章 绪论 1.基本内容 1）结构与构件 2）刚体变形固体及其基本假设 3）杆件变形的基本形式 4）建筑力学的任务和内容 5）荷载的分类 基本假设，杆件变形的基本形式、建筑力学的任务和内容、荷载的分类。2.基本要求：了解建筑力学课程的性质、任务和基本假设，了解杆件变形的基本形式，了解荷载的分类。3.重点与难点：重点：建筑力学的任务；杆件变形的基本形式及荷载的分类。第 3 页 共 32 页 难点：无。第 2 章 结构计算简图、物体受力分析

3、1.基本内容 1）约束与约束力 2）结构计算简图 3）物体受力分析 2.基本要求：熟练掌握各类约束及其产生的反力，熟练掌握物体的受力分析方法和受力图的绘制。3.重点与难点：重点：各类约束及其产生的反力；受力图的绘制 难点：物体系统的受力分析。第 3 章 力系简化的基础知识 1.基本内容 1）平面汇交力系的合成与平衡条件 2）力对点的矩 3）力偶力偶矩 4）平面力偶系的合成与平衡条件 5）力的等效平移 2.基本要求：熟练掌握平面汇交力系的合成与平衡条件，熟悉力矩的概念和计算，熟悉力偶及力偶矩的概念，熟练掌握平面力偶系的合成与平衡，熟练掌握力的等效平移。3.重点与难点：重点：汇交力系的合成与平衡；

4、力矩的概念和计算；力偶及力偶矩的概念；力偶系的合成与平衡，力的等效平移。难点：汇交力系的合成与平衡。力的等效平移 第 4 章 平面力系的简化与平衡方程 1.基本内容 1）平面任意力系向一点的简化 主矢和主矩 2）平面任意力系简化结果的讨论 3）平面任意力系的平衡条件 平衡方程 第 4 页 共 32 页 4）平面平行力系的平衡方程 5）物体系的平衡问题 2.基本要求：掌握平面任意力系向一点简化的方法和结果，熟练掌握平面任意力系的平衡条件的应用，熟练掌握物体系统的平衡分析。3.重点与难点：重点：力系向一点的简化；平面任意力系的平衡条件及其应用；物体系统的平衡分析。难点：物体系统的平衡分析。第 5

5、章 平面体系的几何组成分析 1.基本内容 1）几何不变与几何可变体系的概念 2）刚片自由度 联系的概念 3）几何不变体系的组成规则 4）静定结构和超静定结构常见的结构形式 2.基本要求：了解几何组成分析的目的，理解自由度、联系的概念，熟悉几何不变体系的基本组成规则，熟练掌握几何组成分析的方法和步骤。3.重点与难点：重点：自由度、联系的概念；几何不变体系的基本组成规则及其应用。难点：体系的几何组成分析。第 6 章 静定结构的内力计算 1.基本内容 1）杆件的内力 截面法 2）内力图-轴力、剪力和弯矩图 3）弯矩、剪力、分布荷载集度之间的关系 4）用叠加法作剪力图和弯矩图 5）静定平面刚架 6）三

6、铰拱 7）静定平面桁架 8）各种结构形式及悬索的受力特点 第 5 页 共 32 页 2.基本要求：熟练掌握内力的概念及计算方法，熟练掌握内力图的绘制，熟悉弯矩、剪力、分布荷载集度的关系，熟练掌握叠加法，了解三铰拱和其他结构的受力特点。3.重点与难点：重点：内力的计算；内力图的绘制和特征；叠加法。难点：内力图特征在内力图绘制过程中的应用；叠加法。第 7 章 轴向拉抻与压缩 1.基本内容 1）轴向拉伸与压缩的概念及实例 2）直杆轴向拉伸(压缩)时横截面上的正应力 3）许用应力、强度条件 4）材料拉伸或压缩时的变形 5）材料的力学性质 2.基本要求：了解轴向拉伸与压缩变形和应力的概念，掌握轴向拉伸与

7、压缩构件的强度计算和变形计算，了解低碳钢等常见材料的力学性质。3.重点与难点：重点：轴向拉压杆的应力计算和变形计算。难点：无。第 8 章 剪切和扭转 1.基本内容 1）剪切的概念及实例 2）连接接头的强度计算 3）扭转的概念及实例 4）扭矩的计算扭矩图 5）圆轴扭转时的应力和变形 6）圆轴扭转时的强度条件和刚度条件 2.基本要求：了解剪力、名义剪应力。了解挤压和挤压应力。掌握剪切和挤压的实用计算和强度条件。掌握扭矩的计算、圆轴扭转时的极惯矩、抗扭截面模量。掌握圆轴扭转时的强度和刚度条件。第 6 页 共 32 页 3.重点与难点：重点：剪切的概念，圆轴扭转时的应力和变形，圆轴扭转时的强度条件和刚

8、度条件。难点：剪切和挤压的实用计算，圆轴扭转时的强度和刚度计算。第 9 章 梁的应力 1.基本内容 1）平面弯曲的概念及实例 2）梁的正应力 3）常用截面的惯性矩、平行移轴公式 4）梁的切应力 5）梁的强度条件 6）提高梁弯曲强度的主要途径 2.基本要求：熟悉梁的应力计算和强度校核，熟练掌握惯性矩的概念和计算，了解提高梁强度的主要途径。3.重点与难点：重点：惯性矩的概念和计算；梁的应力计算和强度校核。难点：惯性矩的概念和计算。第 10 章 组合变形 1.基本内容 1）组合变形的概念 2）斜弯曲 3）拉伸(压缩)与弯曲的组合变形 4）偏心拉伸(压缩)2.基本要求：了解组合变形的概念和实例。掌握斜

9、弯曲、拉（压）与弯曲的组合变形、偏心拉伸（压缩）、扭转和弯曲的强度校核。3.重点与难点：重点：组合变形的概念，弯曲、拉（压）与弯曲的组合变形、偏心拉伸（压缩）、扭转和弯曲的强度校核。难点：弯曲、拉（压）与弯曲的组合变形、偏心拉伸（压缩）、扭转和弯曲的强度校核。第 11 章 梁和结构的位移 第 7 页 共 32 页 1.基本内容 1）概述 2）梁挠曲线近似微分方程及其积分 3）叠加法 4）单位荷载法 5）图乘法 6）线弹性体的互等定理 7）结构的刚度校核 2.基本要求：熟悉梁截面的位移，了解梁的挠曲线方程，熟练掌握单位荷载法和图乘法，了解互等定理，掌握梁的刚度校核。3.重点与难点：重点：单位荷载

10、法；图乘法 难点：图乘法。第 12 章 力法 1.基本内容 1）超静定结构的概念和超静定次数的确定 2）力法的典型方程 3）用力法计算超静定结构 2.基本要求：了解超静定结构的特点和超静定次数的确定，了解力法的原理和步骤，能应用力法求解常见超静定结构的内力。3.重点与难点：重点：力法的原理和步骤。难点：无。第十五章 压杆稳定 1.基本内容 1）压杆稳定的概念 2）提高压杆稳定性的措施 2.基本要求：第 8 页 共 32 页 了解压杆稳定的概念。了解提高压杆稳定性的措施。3.重点与难点：重点：压杆稳定、临界压力的概念，提高压杆稳定性的措施。难点：无 四、学时分配表 章序 内容 课时 备注 1 1

11、 绪论 2 2 2 结构计算简图、物体受力分析 4 3 3 力系简化的基础知识 4 4 4 平面力系的简化与平衡方程 8 5 5 平面体系的几何组成分析 2 6 6 静定结构的内力计算 10 7 7 轴向拉伸与压缩 2 8 8 剪切和扭转 2 9 9 梁的应力 6 10 10 组合变形 2 11 11 梁和结构的位移 4 12 12 力法 4 13 15 压杆稳定 2 机动 2 合计 54 五、教材及参考书 教材：建筑力学上册，主编：杨力彬 赵萍 出版社：机械工业出版社 出版或修订时间：2009年 5 月第二版 教材类别：教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材，土木类高职高专教材 参考书：

12、工程力学，主编：北京科技大学 东北大学 第 9 页 共 32 页 出版社：高等教育出版社 出版或修订时间：1997 年 工程力学上册 主编：王振波 张宪宾 出版社：中国水利水电出版社 出版或修订时间：2006 年第一版 教材类别：中国土木工程学会教育工作委员会江苏分会组织，应用型本科土木工程专业规划教材 执笔：张朝新 周楚兵 审定：张朝新 第 10 页 共 32 页 建筑力学实验大纲 课程编号：050004 课程名称：建筑力学实验 实验总学时数：8 适用专业：工程管理 承担实验室：材料性能实验室 s101、电测实验室 s102 一、实验教学的目的和要求 实验是建筑力学的必修环节，主要是为了加强

13、教学实践，提高学生动手能力，加深学生对课堂教学内容的理解和掌握。教学内容与基本要求 1、低碳钢、铸铁的拉伸及压缩实验 2、低碳钢及铸铁的扭转实验 3、梁的弯曲正应力实验 4、弯扭组合变形试验 要求学生掌握用万能材料试验机验证材料的基本性能（拉压扭转）；使用静态应变仪进行简单的电测法，并用电测法来验证理论教学中基本假设和推导，以及分析实验误差产生的原因。二、实验项目名称和学时分配 序号 实验项目名称 学时数 必/选开 01 低碳钢及铸铁的拉压实验 2 必开 02 低碳钢及铸铁的扭转实验 2 必开 03 梁的弯曲正应力实验 2 必开 04 弯扭组合变形实验 2 必开 三、单项实验的内容和要求（包括

14、实验分组人数要求）01 低碳钢及铸铁的拉压试验（每小组 6 人）：要求学生学会万能材料试验机的使用方法，并用之来验证低碳钢和铸铁的拉压性能 02 低碳钢及铸铁的扭转实验（每小组 6 人）：第 11 页 共 32 页 要求学生学会扭转试验机的使用方法，并用之来验证低碳钢和铸铁的扭转性能 03 梁的弯曲正应力实验（每小组 2 人）：学习使用静态应变仪，初步掌握电测方法；测量纯弯曲梁上应变随高度的分布规律，验证平面假设的正确性 04 弯扭组合变形实验（每小组 2 人）：测量薄壁圆管在弯曲和扭转组合变形下，其表面一点的主应力大小及方位；掌握用电阻应变花测量某一点主应力大小及方位方法；将测点主应力值与改

15、点主应力的理论值进行比较分析 四、使用教材及参考书 教材：建筑力学 主编：杨力彬 赵萍 出版社：机械工业出版社 五、实验的考核形式 学生提交实验数据及实验报告，进行统一打分。执笔：（实验负责人或任课教师）孔令毫 审定：（系或教研室主任签字）日期：第 12 页 共 32 页 建筑力学实验计划 一、实验的性质 建筑力学实验是必修的实验环节。二、实验目的 要求学生掌握用万能材料试验机验证材料的基本性能（拉压）；使用扭转试验机验证材料的扭转性能；用静态应变仪进行简单的电测法，用电测法来验证理论教学中基本假设和推导，并分析实验误差产生的原因。三、实验的内容 1、低碳钢及铸铁的拉伸、压缩实验 2、低碳钢及

16、铸铁的扭转实验 3、梁的弯曲正应力实验 4、弯扭组合变形实验 四、实验时间 1、低碳钢及铸铁的拉伸、压缩实验 2个学时 2、低碳钢及铸铁的扭转实验 2个学时 3、梁的弯曲正应力实验 2个学时 4、弯扭组合变形实验 2个学时 五、实验地点 材料性能实验室 101，电测实验室 102 六、指导教师名单、职称 孔令毫 七、学生名单及分组情况 详见课表 八、实习(实训)考核方式 实际操作、实验报告 九、经费预算 详见学期低值易耗品计划 执笔：（课程负责人或任课教师签字）审定：（学部或系主任签字）日期：第 13 页 共 32 页 建筑力学实验指导书 实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验 一、实验目的要求 测定

17、低碳钢的流动极限S、强度极限b、延伸率、截面收缩率和铸铁的强度极限b。低碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（LF曲线）。较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。二、实验设备和仪器 CMT5504/5105 电子万能试验机、游标卡尺等 第 14 页 共 32 页 安装试样及引伸计传感器 三、拉伸试件 金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。图中工作段长度l称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。ld图1-1 为了使实验测得的结果可以互相比较，试件必须按国家标准做成标准试件，即dl5或dl10。对于一般板的材料拉伸

18、实验，也应按国家标准做成矩形截面试件。其截面面积和试件标距关系为Al3.11或Al65.5，A为标距段内的截面积。低碳钢拉伸 第 15 页 共 32 页 铸铁拉伸 四、实验方法与步骤 一）、拉伸实验：、低碳钢的试件的准备：在试件中段取标距dl10既 100mm 在标距两端用脚标规打上冲眼作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d（在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。铸铁拉伸试件的准备用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d取最小值作为计算试件横截面面积用。、操作步骤：1）、开电脑显示器电源，开控制器电源，开主机电源；2）、

19、鼠标点击 CMT5504/5105 电子万能试验机 SANS 图标，进入联机参数界面，进入控制操作界面；3）、点击右侧上下按键使横梁上下移动至和适位置；4）、根据试样形式装上相应夹头；5）、设定试验方案和试验参数；6）、传感器初值置零；7）、安装试样及引伸计传感器；8）、点击(运行)按钮，开始试验，强化阶段取下引伸计传感器，试验结束自动停止，点击生成试验报告；9）、安装下一根试样，重复步骤 8），直到所有试样全部试验结束；10）、打印试验报告；11）、关主机，关电脑显示器电源，关控制器电源，取下拉断的试件，将断裂的试件紧对到一起，用 第 16 页 共 32 页 游标卡尺测量出断裂后试件标距间的

20、长度1l，按下式可计算出低碳钢的延伸率%1001lll。将断裂的试件的断口紧对在一起，用游标卡尺量出断口（细颈）处的直径1d，计算出面积1A；按下式可计算出低碳钢的截面收缩率，%1001AAA 12）、清理试验现场。二）、注意事项：1、更换试样夹持装置时，注意装置重心，防止装置倾倒砸伤人员或砸坏试验机；2、安装试样时注意尽可能对中；3、试验时在试样周围设置护栏，以防试样断裂瞬间飞出伤人；4、试验过程中发现意外情况，立即按下试验机机座上的红色急停按钮，请试验机管理人员检查。5、试验完毕清理并恢复试验现场，请试验机管理人员检查试验机状况，做好试验记录。五、思考题（1）由实验现象和结果比较低碳钢和铸

21、铁的机械性能有何不同？（2）实验时如何观察低碳钢的屈服极限？（3）材料相同而标距分别为 5 d0和 10 d0的两种试件，其bs、是否相同？为什么？第 17 页 共 32 页 实验二 低碳钢和铸铁的压缩实验 一、实验目的（1）比较低碳钢和铸铁压缩变形和破坏现象。（2）测定低碳钢的屈服极限s和铸铁的强度极限b。（3）比较铸铁在拉伸和压缩两种受力形式下的机械性能、分析其破坏原因。（4）熟悉压力试验机和万能试验机的使用方法。二、仪器和设备（1）CMT5504/5105 电子万能试验机。（2）游标卡尺。三、试件介绍 根据国家有关标准，低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形试件。低碳钢压缩试件的

22、高度和直径的比例为 3：2，铸铁压缩试件的高度和直径的比例为 2：1。试件均为圆柱体。第 18 页 共 32 页 四、实验原理及方法 压缩实验是研究材料性能常用的实验方法。对铸铁、铸造合金、建筑材料等脆性材料尤为合适。通过压缩实验观察材料的变形过程、破坏形式，并与拉伸实验进行比较，可以分析不同应力状态对材料强度、塑性的影响，从而对材料的机械性能有比较全面的认识。低碳钢压缩时也会发生屈服，但并不象拉伸那样有明显的屈服阶段。因此，在测定 Ps 时要特别注意观察。在缓慢均匀加载下，当材料发生屈服时，读数增加缓慢甚至减小，这时对应的载荷即为屈服载荷 Ps。屈服之后加载到试件产生明显变形即停止加载。这是

23、因为低碳钢受压时变形较大而不破裂，因此愈压愈扁。横截面增大时，其实际应力不随外载荷增加而增加，故不可能得到最大载荷 Pb,因此也得不到强度极限b，所以在实验中是以变形来控制加载的。铸铁试件压缩时，在达到最大载荷 Pb前出现较明显的变形然后破裂，此时试验机读数迅速减小，读取最大载荷 Pb值，铸铁试件最后略呈变形，断裂面与试件轴线大约呈 45。五、实验步骤 1）测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处中最小一处的平均直径计算横截面面积。2）将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。3）、设定试验方案和试验参数；对于低碳钢，要及时记录其屈服载荷，超过屈服载荷后，继续加载，将试件压

24、成鼓形即可停止加载。铸铁试件加压至试件破坏为止。4）、初值置零；5）、点击开始试验按钮，开始试验，试验结束自动停止，生成试验报告；6）、安装下一根试样，重复步骤 8），直到所有试样全部试验结束；7）、打印试验报告；六、实验结果（1）读取记录低碳钢的屈服极限s 0APss （2.1）（2）读取记录铸铁的强度极限b 0APbb （2.2）其中20041dA，0d为试件实验前最小直径。第 19 页 共 32 页 七、思考题（1）为何低碳钢压缩测不出破坏载荷，而铸铁压缩测不出屈服载荷？（2）根据铸铁试件的压缩破坏形式分析其破坏原因，并与拉伸作比较？（3）通过拉伸与压缩实验，比较低碳钢的屈服极限在拉伸和

25、压缩时的差别？（4）通过拉伸与压缩实验，比较铸铁的强度极限在拉伸和压缩时的差别？第 20 页 共 32 页 实验三 低碳钢和铸铁的扭转实验 一、实验目的 1 观察低碳钢的扭转破坏现象，并测定其剪切屈服极限s和剪切强度极限b；2 观察铸铁的扭转破坏现象，并测定其剪切强度极限b。二、实验设备 1 RNJ-500微机扭转实验机。2 游标卡尺。三、试件 采用圆形截面试件，直径d=10mm，标距l=100mm。第 21 页 共 32 页 第 22 页 共 32 页 四、实验原理 金属材料的剪切机械性能，常用扭转破坏实验测定。由于试件受到扭矩作用后，材料完全处于纯剪切应力状态，因此，无论是塑性还是脆性材料

26、，均可通过扭转破坏实验进行强度和塑性的测定。材料不同，其抗剪强度及破坏形式也就不同。对于低碳钢试件，当扭矩超过比例极限后，其横截面上的材料屈服区域逐渐由外向内扩展，直到占据大部分截面，这时，指示扭矩的测力几乎停止不动，但变形却在继续增加。1.低碳钢扭转下屈服点sl（也可用屈服点s）、抗扭强度b的计算 nssWT43 式中163dWn为抗扭将截面模量。与求s相似，低碳钢的抗扭强度b可近似按下计算 nbbWT43 2.铸铁抗扭强度b的计算：铸铁的扭转曲线虽不是一直线，但是可以近似为一直线，其抗扭强度b任可近似的与用圆轴受扭时候的剪应力公式计算，即 nbbWT 由于低碳钢材料在纯剪切应力状态下，其抗

27、正断能力高于抗剪断能力，故低碳钢试件将沿最大剪应力所在的横截面 剪断，断口平齐。呈现了切断的特征。而铸铁材料在纯剪切应力状态下，其抗正断能力低于抗剪断能力，所以，铸铁试件将从其表面某一最弱处，沿与轴线呈的45螺旋状曲面被拉断，呈现正断断口的特征。五、实验方法与步骤 一）、低碳钢和铸铁的扭转实验：、试件的准备：用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d（在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。、操作步骤：1）、开电脑显示器电源，开控制器电源，开主机电源；2）、鼠标点击电子扭转实验机图标，进入参数界面，单击主屏单菜通讯项点击联机按钮，进入控制操作界面

28、；系统显示窗口显示 PC 字样。3）、根据试样形式，点击转动按键至使夹头转至和适位置；安装试样拧紧内螺栓；第 23 页 共 32 页 4）、设定试验方案和试验参数；5）、各数据初值置零；6）、点击开始试验按钮，开始试验，试验结束自动停止，保存试验结果；7）、提取试验结果，结果显示，读取各参数并记录；8）、安装下一根试样，重复步骤 8），直到所有试样全部试验结束；9）、打印试验报告；10）、关主机，关电脑显示器电源，关控制器电源，取下扭断的试件。思考题（1）低碳钢和铸铁在扭转破坏有什么不同想象？断口有何不同？试分析其原因。（2）结合已经做过的拉伸、压缩和扭转试验，你能根据断口来判断试样的材料和受

29、什么力而断裂破坏的吗？第 24 页 共 32 页 实验四 纯弯曲梁正应力分布电测实验 一、实验目的（1）学习使用电阻应变仪，初步掌握电测方法。（2）测量纯弯曲梁上应变随高度的分布规律，验证平面假设的正确性。二、实验设备（1）纯弯曲梁实验装置。（2）YE2538A程控静态电阻应变仪。（3）温度补偿块。三、实验原理和方法 纯弯曲梁实验装置如图 4.1所示，简支于 A、B 两点，在对称的 C、D 两点通过杠杆加载使梁产生弯曲变形，CD 梁受纯弯曲作用。在梁承发生纯弯曲变形梁段的侧面上，沿与轴线平行的不同高度的线段上粘贴有五个应变片作为工作片，另外在梁的右支点以外粘贴有一个应变片作为温度补偿片。Laa

30、CDF/2F/2bhyz 101012345 图 4-1 矩形截面梁的纯弯曲 第 25 页 共 32 页 将五个工作片和温度补偿片的引线以 1/4桥公共补偿法形式分别接入电阻应变仪后面板上的五个通道中，组成五个电桥（其中工作片的引线接在每个电桥的A和B端，温度补偿片接在电桥的补偿 1 端上）。当梁在载荷作用下发生弯曲变形时，工作片的电阻值将随着梁的变形而发生变化，通过电阻应变仪可以分别测量出各对应位置的应变值。根据胡克定律，可计算出相应的应力值。由材料力学可知，矩形截面梁受纯弯时正应力公式为 zyIM 理 式中：M 为弯距；y 为中性轴至欲求应力点的距离；3zbh121I为横截面对 z 轴的惯

31、性距。本实验采用逐级等量加载的方法加载，每次增加等量的载荷P,测定各点相应的应变增量一次，即：初载荷为零，最大载荷为 500N，等量增加的载荷P为 100N。分别取应变增量的平均值（修正后的值）实，求出各点应力增量的平均值实。实实E （4.1）zyIM 理 （4.2）把测量得到的应力增量实与理论计算出的应力增量理加以比较，从而可以验证公式的正确性，把上述理论公式中的M按下式求出：a21PM （4.3）四、试验步骤 1打开 YE2538程控静态电阻应变仪电源，预热。2接线 将应变片 1-8按多点 1/4 桥公共补偿法对各测量片接线，即将试样上的应变片分别接在应变仪所选 1-8通道的 A、B 端。

32、所选通道 B、B 间的连接片均应连上。将补偿片接在补偿 1 的接线端子上。3设置参数（1）测力通道（0 通道）应设置二个参数。第 26 页 共 32 页 按、键，0 通道和全桥形式指示灯亮。（注：i键的作用是保存数据，并回到待用状态；ii若 0 通道指示灯未亮，而 10 通道指示灯亮，则再按一下0/10键，就能切换至 0 通道，因为 0、10 两通道共用0/10键）。按、K键，再按数字键设置校正系数 2.04。（注：应在闪烁的数字设置）按、R键，再按数字键设置载荷限值 30000。（达 30000 就鸣叫报警，避免过载太多损坏试样。）（2）对测应变的各通道分别设置参数，每个通道均应设置三个参数

33、。按、（选择通道对应的）数字键、所选通道指示灯亮。按、BRID、2（或3）键，1/4 桥和补偿 1（或补偿 2）指示灯亮。（注：按BR1D是设置桥路形式，“2”是使用补偿 1 的代号，“3”是使用补偿 2 的代号。设置的桥路形式应与接线一致）。按、K键，再按数字键设置灵敏系数 2.04。（注：按K键有二个含意：对测力通道是设置校正系数；对测应变通道是设置应变片的灵敏系数）。按、R键，再按数字键设置电阻（120）。（注：按R键有二个含意：对测力通道是设置载荷限值；对测应变通道是设置应变片的电阻值）。5平衡各通道电桥。使试样处于完全不受载状态，按、BAL键，BAL 指示灯亮。再依次按各通道对应的数

34、字键。仪器依次显示各通道的初始不平衡量，既 1-8点有数字，并将该值存贮在仪器内。6测量 按MEAS键，MEAS 指示灯亮。按 1-8点数字为 0 时，再缓慢加载，力显示屏（左屏）数字从 0 开始不断增加。每增加 100N 加载，依次按各（应变通道对应的）数字键，右屏上就依次显示各点应变值，记录之。共加载五级计 500N，然后卸载。重复 5，6 两步骤，共测量三次。数据应以表格形式记录。注意：测量状态屏幕显示的力值是按BAL键以后增加的力。如果加载以后不卸载就按BAL键，则再按MEAS键以后，试样实际受的力将是按BAL以前的力值与屏幕显示值之和，使实际受力远远超过屏幕显示值，很可能导致试样甚至

35、力传感器因过载而损坏。所以一定要卸载以后再平衡。五、实验结果的整理（1）求出各测量点在等量载荷作用下，应变增量的平均值测。（2）考虑到应变仪与应变片灵敏系数不同，按下式对应变增量的平均值测进行修正得到实际的应变增量平均值实 第 27 页 共 32 页 测片仪实KK （4.4）式中片仪、KK分别为电阻应变仪和电阻应变片的灵敏系数。（3）以各测点位置为纵坐标，以修正后的应变增量平均值实为横坐标，画出应变随试件高度变化曲线。（4）根据各测点应变增量平均值实，计算测量的应力值实实E。（5）根据实验装置的受力图和截面尺寸，先计算横截面对 z轴的惯性距zI，再应用弯曲应力的理论公式，计算在等增量荷载作用下

36、，各测点的理论应力增量值zyIM 理。（6）比较各测点应力的理论值和实验值，并按下式计算相对误差 理实理100e （4.5）（7）在量的中性层内，因00，理理，故只需计算绝对误差。（8）比较梁中性层的应力。由于电阻应变片是测量一个区域内的平均应变，粘贴时又不可能正好贴在中性层上，所以只要实测的应变值是一个很小的数值，就可以认为测试是可靠的。计算结果 1.实测各点正应力：1 实=E1 平均=（MPa）2 实=E2 平均=（MPa）3 实=E3 平均=（MPa）4 实=E4 平均=（MPa）5 实=E5 平均=（MPa）2.理论各点正应力：弯矩增量平均值 M=1/2F平均a=（N mm）轴惯性矩

37、Iz=1/12 bh3 =（mm4）第 28 页 共 32 页 1 理 =zy1=（MPa）2 理 =zy2 =（MPa）3 理 =zy3 =（MPa）4 理 =zy4 =（MPa）5 理 =zy5 =（MPa）3.相对误差：测点编号 1 2 3 4 5 相对误差实实理-100%六、思考题（1）影响实验结果准确性的主要因素是什么？（2）在中性层上理论计算应变值00实理，而有时实际测量，这是为什么？实验五、弯扭组合变形实验 第 29 页 共 32 页 一、实验目的 1 测量薄壁圆管在弯曲和扭转组合变形下，其表面一点的主应力大小及方位。2 掌握用电阻应变花测量某一点主应力大小及方位的方法。3 将测

38、点主应力值与该点主应力的理论值进行分析比较。二、实验装置及仪器 1 弯扭组合变形实验装置 如图所示，装置上的薄壁圆管一端固定，另一端自由。在自由端装有与圆管轴线垂直的加力杆，该杆呈水平状态。载荷 F作用于加力杆的自由端。此时，薄壁圆管发生弯曲和扭转的组合变形。在距圆管自由端为 L1的横截面的 A 上顶面和 B 下底面处各贴有一个 45应变花如图。设圆管的外径为D，内径为 d，载荷作用点至圆管轴线的距离为 L2。簿壁圆管主应力测量装置 2 静态电阻应变仪。3 游标卡尺、钢尺等。三、试验步骤 1打开应变仪电源，预热。2接线 将应变片 1-6按上方 A 点45、0、45下方 B 点0、45、45的多

39、点1/4 桥公共补偿法对各测量片接线，即将试样上的应变片分别接在应变仪所选 1-6通道的 A、B 端。所选通道 B、B 间的连接片均应连上。将补偿片接在补偿 1 的接线端子上。3设置参数（1）测力通道（0 通道）应设置二个参数。第 30 页 共 32 页 按、键，0 通道和全桥形式指示灯亮。（注：i键的作用是保存数据，并回到待用状态；ii若 0 通道指示灯未亮，而 10 通道指示灯亮，则再按一下0/10键，就能切换至 0 通道，因为 0、10 两通道共用0/10键）。按、K键，再按数字键设置校正系数 2.08。（注：应在闪烁的数字设置）按、R键，再按数字键设置限值 30000。（达 30000

40、 就鸣叫报警，避免过载太多损坏试样。）（2）对测应变的各通道分别设置参数，每个通道均应设置三个参数。按、（选择通道对应的）数字键、所选通道指示灯亮。按、BRID、2（或3）键，1/4 桥和补偿 1（或补偿 2）指示灯亮。（注：按BR1D是设置桥路形式，“2”是使用补偿 1 的代号，“3”是使用补偿 2 的代号。设置的桥路形式应与接线一致）。按、K键，再按数字键设置灵敏系数 2.08。（注：按K键有二个含意：对测力通道是设置校正系数；对测应变通道是设置应变片的灵敏系数）。按、R键，再按数字键设置电阻（120）。（注：按R键有二个含意：对测力通道是设置载荷限值；对测应变通道是设置应变片的电阻值）。

41、5平衡各通道电桥。使试样处于完全不受载状态，按、BAL键，BAL 指示灯亮。再依次按各通道对应的数字键。仪器依次显示各通道的初始不平衡量，既 1-6点有数字，并将该值存贮在仪器内。6测量 按MEAS键，MEAS 指示灯亮。按 1-6点数字为 0 时，再缓慢加载，力显示屏（左屏）数字从 0 开始不断增加。每增加 10N 加载，依次按各（应变通道对应的）数字键，右屏上就依次显示各点应变值，记录之。共加载五级计 50N，然后卸载。重复 5，6 两步骤，共测量三次。数据应以表格形式记录。注意：测量状态屏幕显示的力值是按BAL键以后增加的力。如果加载以后不卸载就按BAL键，则再按MEAS键以后，试样实际

42、受的力将是按BAL以前的力值与屏幕显示值之和，使实际受力远远超过屏幕显示值，很可能导致试样甚至力传感器因过载而损坏。所以一定要卸载以后再平衡。7对于应变增量线性程度有明显差异的测点或测量片，分析产生原因，重复以上实验步骤，取其几次实测值的算术平均值作为实验值。四、实验数据处理 1、计算 A 点实测时的主应力和主方向 2450204545451)()(21)(21=第 31 页 共 32 页 24502045454532121=)(13121E=)(11323E=4545045451221tg=2、计算实测时的弯矩和扭矩大小 wM12EW N m nM214tEW N m 五、理论值计算 A 点

43、：2LPMw 2Dy 4464dDIz zwxIyM 2LPMn 4432dDI IMnx 22122xxx 22322xxx 第 32 页 共 32 页 xxtg2211 六、理论值与实验值比较 测 点 A 点 弯矩wM 扭矩nM 主 应 力 及 方 向 1 3 理 论 值（Mpa）实 测 值(Mpa)相 对 误 差(%)附 理论计算公式 1、计算弯曲正应力弯 ZWM弯，)1(3243ZDW，Dd 2、计算扭转切应力PnWM扭，)1(1643PDW 3、求A点的主应力大小和方向1、2、22222扭弯弯 弯扭22tg 4、求最大切应力 剪扭max 式中：zmaxZQSI b剪 1233maxzdDS 44Z(1)64DI Dd