实验力学钢桁架的应变电测实验报告Word下载.docx
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2理论分析
实物比例
2.1实验对象简化
根据结构力学钢桁架平面假定近似简化为下图
2.2测试目标
2.3理论计算
G
①.由对称可知:
FA=FB=G/2
②.由Ⅰ—Ⅰ截开,左边对M点取矩:
∑M=0,FN2*400+FA*1200=0
计算得:
FN2=-3G/2
③.再对N点取矩:
∑N=0,-FN4*565+FA*400+FN2*400=0
FN4=-0.707G
由对称性有:
FN1=FN2=-3G/2
FN5=FN4=-0.707G
④.测量得角钢b=27.5mm,d=3mm。
又知钢的弹性模量E=200~210GPa。
查表有:
b=25mm,d=3mm截面面积:
1.432cm2
b=30mm,d=3mm截面面积:
1.749cm2
插值得:
S27.5=1.60cm2
由:
得:
1=2=-0.469G(kg-1)
4=5=-0.221G(kg-1)
3实验方案及测试数据
3.1实验方案
1 布设应变片
如上图在1、2、4、5杆上沿轴向各布设1、2、4、5号应变片。
3号应变片布设在焊接的焊接片上,可以验证焊接片是否受力变形。
2 温度补偿
布设一个公共温度补偿片,连接在与桁架无联系的钢片上,钢片放在桁架附近。
3 连接电路
因为有公共补偿片,所以都接四分之一桥。
电路如下图:
4 粘贴方法
1、打磨需要测试的点,保证平面光滑、无划痕,面积大于应变片面积。
2、选择平整、无折痕,干净的应变片。
3、丙酮清洗试贴片部位。
4、按照正确操作贴片。
5、贴连接片。
6、导线的焊接和固定。
防止发生短路、断路或者虚焊。
5 加载和读数
以20kg为单元逐级加载,分别为0、20kg、40kg、60kg、80kg;
最后一次卸载10kg,为70kg级,用来验证应变和应力成线性比例。
每一级记录十次读数。
3.2测试数据
调零后应变基本在0边缘跳动。
静荷载(kg):
20
次数
编号
1
2
3
4
5
-14
33
-3
-8
-7
-15
32
-4
-5
-13
34
6
7
-16
31
-6
8
9
10
静荷载(kg):
40
-23
25
-2
-27
21
-25
23
-26
22
-24
60
-39
-9
-12
-10
-40
-11
-38
80
-50
-51
-49
70(验证)
-44
-45
-1
数据处理:
从上表数据记录可以看出,当1号再次出现相同应变时,2、3、4、5号也会出现与当次相同的数据。
可以说明1、2、3、4、5号有因对稳定性,意味每一个编号在不同荷载级都可以取为相对比较量。
考虑到荷载并未完全静止,所以取上表1号记录数据每一级的最值作为最终记录值。
最终记录数据
荷载
20kg
40kg
60kg
80kg
70kg(验证)
注:
第一次加载20kg时有一个突变应变,说明不是铰接平面应力。
3.3测试结果
相对应变
ε40-ε20
ε60-ε40
ε80-ε60
平均
-11.3
--9.6
-2.3
3.3
ε70-ε60
ε80-ε70
综述:
每加载20kg,1号应变片都有-11.3个左右微应变,2号为-9.6个左右,4号为正应变3.3个左右,5号为-2.3个.
从相对应变和插入70kg级验证组可以看出只有1号相对稳定;
其他号应变片数据都有较大跳跃,不稳定.
3号应变片有-2.3个左右微应变,说明焊接片有应力.结构节点并非完全可以简化成铰接。
4实验结果分析
理论值:
(计算步骤在2.3理论计算)
所以:
Δε1=Δε2=-0.469*20=-9.38
Δε4=Δε5=-0.221*20=-4.41
Δε3=0
实验值:
Δε1=-11.3
Δε2=-9.6
Δε4=3.3
Δε5=-2.3
Δε3=-2.3
将实验结果与理论值对比:
横杆1、2杆没有较大误差,且误差有偏向性,都偏小。
斜杆4存在较大误差,理论应该是负应变,实验结果却成了正应变。
贴在焊接片上的3号片出现应变,说明有应力存在。
斜杆5号有偏向性误差,偏大。
误差分析:
1、较大误差导致原因:
直接把焊接简化为铰接。
加载的荷载没有放在中点。
桁架几何不匀称。
2、偏向性导致原因:
模型简化导致和原型尺寸、角度误差。
人工操作不能保证应变片与轴向不完全一致。
角钢弹性模量的值是一个范围值,不具体。
材料力学书上找不到(b=27.5mm,d=3mm)角钢的具体截面面积值,用插值法取得。
应变测量仪不稳定。
结论:
桁架中焊接点简化为平面铰接点时各杆应变值的会有偏差,且偏差存在不确定性。
5小组成员分工及贡献
设计实验、记录数据、测量桁架尺寸、调仪器
贴应变片、焊接电路、记录数据
焊接电路、焊接电路、记录数据
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