纯弯曲实验指导
一、 实验目的
1、测定梁在纯弯曲时横截面上正应力的大小和分布规律；
2、验证纯弯曲梁的正应力计算公式；
3、掌握电测法的基本原理。
二、实验仪器设备和工具
1、XL3418组合实验台的纯弯曲梁实验装置
2、XL2118系列力及应变综合参数测试仪
3、游标卡尺、钢板尺
三、实验原理及方法
在纯弯曲条件下，根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到梁横截面上任一点的正应力，计算公式为
式中为
弯矩，
为横截面对中性轴的惯性矩，
为所求应力点至中性轴的距离。
为了测量梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，在梁的纯弯曲段沿梁侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片，如图1示：
图1 应变片在梁中的位置
梁的受力图为：
实验可采用半桥单臂、公共补偿、多点测量法。加载采用增量法，即每增加等量的载荷
，测出各点的应变增量
，然后分别取各点应变增量的平均值
，依次求出各点的应力值
将实测应力值与理论应力值进行比较，以验证弯曲正应力公式。
四、实验步骤
1、设计好本实验所需的各类数据表格；
2、测量矩形截面梁的宽度b和高度h、载荷作用点到梁支点距离a及各应变片至中性层的距离yi，见附表1；
3、拟订加载方案。先选取适当的初载荷
（一般取
左右），估算
（该实验载荷范围
），分4～6级加载；
4、根据加载方案，调整好实验加载装置；
5、按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态；
6、加载。均匀缓慢加载至初载荷，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值
，直到最终载荷。实验至少重复两次。见附表2；
7、做完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原。
附表1 （试件相关参考数据）
附表2 （实验数据）
五、实验结果处理
1、实验值计算
根据测得的各点应变值求出应变增量平均值
，代入胡克定律计算各点的实验应力值，因
，所以
各点实验应力计算：
2、理论值计算
载荷增量 
弯矩增量 
各点理论值计算：
3、绘出实验应力值和理论应力值的分布图
分别以横坐标表示各测点的应力
和
，以纵坐标表示各测点距梁中性层位置yi，选用合适的比例绘出应力分布图。
4、实验值与理论值的比较
第二篇：第一节 矩形截面梁的纯弯曲实验
第一节 矩形截面梁的纯弯曲实验
一、实验目的
1.学习电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。
2.学习电测法中的1/4桥、1/2桥和全桥的测量方法。
3.测量矩形截面梁在纯弯曲段中测点沿轴线方向的线应变，画出该线应变沿梁高度方向的变化规律，验证平面截面假设。
4.根据上述测量结果计算测点的正应力，并与理论计算值进行比较。
二、实验设备和仪器
1.多用电测实验台。
2.DH-3818型静态电阻应变仪。
3.SDX-I型载荷显示仪。
三、实验原理及方法
实验装置如图2-1所示，矩形截面梁采用低碳钢制成，其弹性模量
，梁的尺寸为
，
，
。在发生纯弯曲变形的梁段上，沿梁的沿轴线方向粘贴有5个应变片（其中应变片1位于梁的上表面，应变片2位于梁的上表面与中性层的中间，应变片3位于梁的中性层上，应变片4位于梁的中性层与下表面的中间，应变片5位于梁的下表面），另外在梁的支撑点以外粘贴有一个应变片作为温度补偿片。应变片的灵敏系数
。
1.应变测量
3种测量桥路的接线方法如下：
图2-1 矩形截面梁的纯弯曲
(1) 1/4桥测量方法
将5个工作片和温度补偿片按1/4桥形式分别接入电阻应变仪的5个通道中，组成5个电桥。具体接法：工作片的引线接在每个电桥的
、
端，温度补偿片接在电桥的、
端。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，电阻应变仪相应通道的输出应变为
，于是测点的应变为
(2) 1/2桥测量方法
由于测点5与测点1的应变之间存在关系
测点4与测点2的应变之间存在关系
于是可将工作片5和1、4和2分别按1/2桥形式接入电阻应变仪的2个通道中，组成2个电桥。具体接法：工作片5接到一个电桥的、端，工作片1接到该电桥的、端；工作片4接到另一个电桥的、端，工作片2接到相应电桥的、端。当梁在载荷作用下发生弯曲变形时，电阻应变仪相应通道的输出应变为，于是测点5和测点4的应变为
(3) 全桥测量方法
由于测点5、4、2和1的应变之间存在关系
于是可将工作片5、4、2和1以全桥形式接入电阻应变仪的1个通道中，组成1个电桥。具体接法：工作片5接到电桥的、端，工作片1接到的、端，工作片4接到、
端，工作片2接到、端。注意：工作片4和5可以对换，工作片1和2可以对换。当梁在载荷作用下发生弯曲变形时，电阻应变仪相应通道的输出应变为，于是对应于测点5的应变为
2.应力计算
(1) 应力的测量值
根据胡克定律，可计算出相应测点的正应力为
式中，
为梁材料的弹性模量。
(2) 应力的理论值
梁在纯弯曲变形时，横截面上的正应力理论计算公式为
式中：
为横截面上的弯矩；
为梁的横截面对中性轴的惯性矩；
为中性轴到欲求应力点的距离。
四、实验步骤
1.预热电阻应变仪和载荷显示仪。
2.将各应变片按1/4桥接法接到电阻应变仪的所选通道上。
3.逐一调节各通道的电桥平衡。
4.摇动多用电测实验台的加载机构，采用等量逐级加载（取
），每增加一级载荷，分别读出各测点的应变值。
5.记录实验数据。计算出各测点相应于载荷增量
的应变值，并计算出相应的应力。
6.再按1/2桥接法重复上述过程，测量测点5和测点4的应变值，计算出相应的应力。
7.再按全桥接法重复上述过程，测量测点5的应变值，计算出相应的应力。
8.比较上述3种测量结果。
9.整理仪器，结束实验。
五、实验数据的记录、计算与绘图
实验数据的记录与计算见表2-1。根据1/4桥接法的测量结果，绘制线应变
沿梁高度方向的变化规律（见图2-2），验证平面截面假设。
六、注意事项
1.加载时要缓慢，防止冲击。
2.读取应变值时，应保持载荷稳定。
3.各引线的接线柱必须拧紧，测量过程中不要触动引线，以免引起测量误差。
表2-1a 矩形截面梁纯弯曲实验的数据记录与计算（1/4桥接法）
表2-1b 矩形截面梁纯弯曲实验的数据记录与计算（1/2桥和全桥接法）
图2-2 线应变
沿梁高度
方向的变化规律