等面积不同截面梁抗弯曲实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了等面积不同截面梁抗弯曲实验装置，涉及材料力学实验设备领域，通过定量测定能够直观的比较等截面面积不同形状截面梁的抗弯曲能力，加强实验教学效果。本实用新型专利技术包括：试件、定位板、支撑刚架、定位槽、支架、加载系统、测力传感器、加载压头、力显示仪、千分表和支架。加载压头下压，试件的形变分量挠度通过千分表测量得出，弯曲应变通过粘贴在试件上的电阻应变片组成测量电桥测出，转角通过与挠度关系式间接得出。本实用新型专利技术通过定量测试给学生留下深刻的认识，从而对梁的弯曲变形有更加深层次的理解，提高了讲解的效率。

【技术实现步骤摘要】
等面积不同截面梁抗弯曲实验装置
本技术涉及材料力学实验设备领域，尤其涉及等面积不同截面梁抗弯曲实验装置。
技术介绍
实验教学是高等教育的重要组成部分，对培养具有较高综合素质的人才起着重要作用。为使得学生能更好的掌握实验研究的基本方法和技能，具有独立开展实验研究的能力，目前，国内大学已开始探索转变经典的验证性实验，在实验教学中积极开展研究性实验。“等面积不同截面梁弯曲实验”是通过定量测定等面积但不同形状截面梁的弯曲变形位移分量及弯曲应力，研究哪种截面梁更加抗弯。这个知识点在材料力学理论教学中并不好去理解，如果仅仅让学生进行理论推导得出结论并不会给学生带来多少深刻的认识。针对该知识点，现有技术中缺乏能够直观验证和理解的试验器材，不利于学生对梁的弯曲变形概念进行深层次的理解。
技术实现思路
本技术提供了等面积不同截面梁抗弯曲实验装置，通过定量测定能够直观的比较等截面面积不同形状截面梁的抗弯曲能力，加强实验教学效果。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：等面积不同截面梁抗弯曲实验装置，本技术包括：试件、定位板、支撑刚架、定位槽、两侧支撑架、加载系统、测力传感器、第一加载压头、第二加载压头、力显示仪、千分表和支架。支撑刚架和定位槽固定在定位板上，加载系统穿过支撑刚架的横梁，并且在末端安装第一加载压头或者第二加载压头，加载系统能沿着支撑刚架横梁左右移动，第一加载压头或者第二加载压头连接测力传感器，第一加载压头或者第二加载压头正下方设置千分表以及支撑千分表的支架，试件放置在两侧支撑架上，两侧支撑架安装在定位槽的槽口内，第一加载压头或者第二加载压头下压，能够对试件施压不同方式的加压方式。加载压头正下方设置千分表以及支撑千分表的支架，试件放置在支架上，加载压头下压，对试件施压，试件的形变分量挠度通过千分表测量得出，弯曲应变通过粘贴在试件上的电阻应变片组测量电桥法测出，转角通过与挠度关系式间接得出。进一步的，测力传感器连接力显示仪，加载压头所施加压力的大小能够被立即显示。进一步的，支撑刚架和定位槽固定在定位板上，定位板能保护缓冲压力，保护实验台，同时也方便实验装置的移动。进一步的，第一加载压头的设计避开了其正下方梁上的应变片。既保证起到加压的效果，又不会影响到弯曲应变的测量。进一步的，试件的形状包括：同等截面积的矩形、圆轴、薄壁圆管和工字梁。进一步的，两侧支撑架和支架可以在定位槽内左右移动，以适应不同长度的试件。本技术的有益效果是：本技术中,加载压头对不同形状的试件施压，通过千分表直观的显示试件挠度形变状况；通过静态电阻应变仪直观的显示试件的弯曲应变，通过直观的试验，很容易得到试验结论：惯性矩越大，抗弯刚度越大，弯曲变形越小，挠度、转角和弯曲应力都越小；通过定量测试给学生留下一个非常深刻的认识，从而对梁的弯曲变形这个概念有一个更加深层次的理解，提高了讲解的效率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本技术实施例的结构图；图2为梁的挠度和转角示意图；图3为简支梁中点受压弯矩图；图4为弯曲应变桥路接线法；图5为不同形状截面示意图。其中，试件1、定位板2、支撑刚架3、定位槽4、两侧支撑架5、加载系统6、测力传感器7、第一加载压头8、第二加载压头9、力显示仪10、千分表11和支架12。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本技术作进一步详细描述。本技术实施例提供等面积不同截面梁抗弯曲实验装置，如图1所示，包括：试件1、定位板2、支撑刚架3、定位槽4、两侧支撑架5、加载系统6、测力传感器7、第一加载压头8、第二加载压头9、力显示仪10、千分表11和支架12。定位板2上安装支撑刚架3和定位槽4，支撑刚架3的横梁上安装可以滑动的加载手轮6，加载系统6的末端穿过横梁，安装第一加载压头8和第二加载压头9，测力传感器7连接第一加载压头8或第二加载压头9，测力传感器7传输测量值至力显示仪10，力显示仪10实时显示施加的压力值。两侧支撑架5和支架12安装在定位槽4的槽口内，并可以左右移动。支架12上安装千分表11，两侧支撑架5上安装试件1，试件1位于第一加载压头8或第二加载压头9的正下方。当第一加载压头8或第二加载压头9下压时，千分表11测试试件1的弯曲变形位移的挠度分量。弯曲应变通过粘贴在试件1上的电阻应变片组测量电桥测出。试件1是实验中所使用的梁。等面积不同截面梁弯曲实验的实验目的是：通过定量测定等面积不同形状截面梁的弯曲变形位移分量和弯曲应力，研究哪种截面梁更加抗弯。本技术通过测定各种不同形状截面梁弯曲时的挠度、转角两个位移分量以及弯曲应力来研究梁的抗弯曲能力。等面积不同截面梁弯曲实验的试验原理是：梁受到外力作用后将产生弯曲变形。在平面弯曲情况下，梁的轴线在形心主惯性平面内弯成一条平面曲线，称为梁的挠曲线。梁的弯曲变形可用挠度ω和转角θ两个位移分量度量。挠度ω梁的轴线上任一点c在垂直于x轴方向的位移cc’,称为该点的挠度，用ω表示。转角θ根据平面假设，梁变形后，其任一横截面将绕中性轴转过一个角度，这一角度称为该截面的转角，用表示θ。简支梁，如图2所示，受到作用在中点处的集中载荷F，其受压弯矩图如图3所示。当简支梁横截面分别为同等面积的矩形、圆轴、薄壁圆管和工字梁时，当梁受到中点处的集中载荷后测量梁的弯曲变形分量。变形分量包括挠度和转角。挠度通过千分表直接测取，弯曲应变通过粘贴在试件上的电阻应变片组电桥测出，转角通过与挠度关系式间接测出。简支梁材料选用铝合金，E＝72GPa，L＝0.4m,A＝100πmm2，ΔF＝500N，FP＝4710N,σp＝150MPa。(备注：E为试件材料的弹性模量，L为试件长度，A为试件截面面积，△F为实验过程中每级增加的力值，FP为弹性范围最大力值，σp弹性应力)弯曲应变通过粘贴在试件上的电阻应变片组测量电桥测出，桥路连接方式选择单臂半桥补偿接线法，如图4所示。ε1＝εM+εtε2＝εtεd＝ε1-ε2＝εMσM＝Eεd其中,ε1为桥臂1上产生的应变，ε2为桥臂2上产生的应变，εd为读数应变，σM为弯曲应力。)等面积不同截面梁的截面示意图如图5所示。实验通过逐级加载的方式，初载F0＝50N每级加载ΔF＝500N，各种不同截面梁的平均挠度、平均转角、平均应变见表1～表3：表1等面积不同截面梁挠度实验值与理论值相对误差表2等面积不同截面梁转角实验值与理论值相对误差表3等面不同截面梁弯曲应力实验值与理论值相对误差由表1至表3看出，实验值与理论值的相对误差在10％以内，误差的主要原因包括：试件在加工过程时尺寸的误差；加载点的位置不是很精确的配合；应变仪的零漂对测量结果也会有影响。本技术的有益效果是：加载压头对不同形状的试件施压，通过千分表直观的显示试件挠度形变状况；通过静态电阻应变仪直观的显示试件的弯曲应变，通过直观的试验，很容易得到试验结论：惯性矩越大，抗弯刚度越大，弯曲变形越小，挠度、转角和弯曲应力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.等面积不同截面梁抗弯曲实验装置，其特征在于，包括：试件（1）、定位板（2）、支撑刚架（3）、定位槽（4）、两侧支撑架（5）、加载系统（6）、测力传感器（7）、第一加载压头（8）、第二加载压头（9）、力显示仪（10）、千分表（11）和支架（12）；支撑刚架（3）和定位槽（4）固定在定位板（2）上，加载系统（6）穿过支撑刚架（3）的横梁，并且在末端安装第一加载压头（8）或者第二加载压头（9），加载系统（6）能沿着支撑刚架（3）横梁左右移动，第一加载压头（8）或者第二加载压头（9）连接测力传感器（7），第一加载压头（8）或者第二加载压头（9）正下方设置千分表（11）以及支撑千分表的支架（12），试件（1）放置在两侧支撑架（5）上，两侧支撑架（5）安装在定位槽（4）的槽口内，第一加载压头（8）或者第二加载压头（9）下压，能够对试件（1）施压不同方式的加压方式。

【技术特征摘要】
1.等面积不同截面梁抗弯曲实验装置，其特征在于，包括：试件（1）、定位板（2）、支撑刚架（3）、定位槽（4）、两侧支撑架（5）、加载系统（6）、测力传感器（7）、第一加载压头（8）、第二加载压头（9）、力显示仪（10）、千分表（11）和支架（12）；支撑刚架（3）和定位槽（4）固定在定位板（2）上，加载系统（6）穿过支撑刚架（3）的横梁，并且在末端安装第一加载压头（8）或者第二加载压头（9），加载系统（6）能沿着支撑刚架（3）横梁左右移动，第一加载压头（8）或者第二加载压头（9）连接测力传感器（7），第一加载压头（8）或者第二加载压头（9）正下方设置千分表（11）以及支撑千分表的支架（12），试件（1）放置在两侧支撑架（5）上，两侧支撑架（5）安装在定位槽（4）的槽口内，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨婷，邓宗白，金鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32