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【机械工程学院】材料力学综合实验装置

  材料力学实验装置可进行多种加载方式下的梁的弯曲应力实验、复合应力实验、薄壁杆实验、叠梁实验和位移互等等实验。此实验装置的最大特点是一方面加载装置可在水平面内任意移动,能够实现在任意的加载,另一方面将多个实验内容集中放置,共用一套加载装置,节省了成本。该实验装置是一种基础型、综合型和研究型为一体教学实验。

  材料力学实验装置由梁、折杆、开口薄壁、悬臂梁和叠梁构成。所有构件布置在同一平面上。构件的上部有一可垂直向下加力的装置,内有一力传感器以测量加载的大小。此加力装置可在水平面内移动对任一构件上表面的任何部位压力。配置两个电涡流式位移传感器,用于测量折杆和开口薄壁杆的位移。力和位移信号输入到力-位移测试仪。梁、折杆、和叠梁贴有电阻应变片,应变信号输入到程控静态应变仪。

  由于加载装置可以任意移动,加载可自行选定,这就给学生提供了自行设计实验和研究问题的空间,有助于学生思维,培养学生解决问题的能力。

  二、实验装置组件

  材料力学综合实验装置

  程控静态应变仪

  电涡流式位移传感器

  力-位移测试仪

  三、技术参数

  外形尺寸:长600mm,宽560mm,高680mm;加载行程:70mm

  载荷量程:2000N;测量误差:?1%FS

  位移量程:4mm(电涡流式位移传感器2支);测量误差:?1%FS,分辨率:1?m

  注:程控静态应变仪与电涡流式位移传感器均为采购产品。

  四、实验功能

  (1)梁的三点弯曲试验(横力弯曲)

  (2)梁的四点弯曲试验

  (3)圣维南区应力分布

  (4)应力集中测试

  (5)梁的变形实验

  (6)主应力实验

  (7)剪力测试

  (8)位移和功的互等实验

  (9)切应力测试

  (10)应变片接桥方法。

  (11)叠梁弯曲应力分析

  (12)单梁应力分析

  (13)弹性模量和泊松比的电测法测试

  (14)等强度梁应力分析(可选)

  (15)开口薄壁杆件的弯曲中心测试

  (16)学生自主实验

  2.实验功能描述

  (1)梁的弯曲应力实验

  梁的中央部位被加工成T型截面,两端为矩型截面,T型截面部位贴有两列电阻应变片。梁为合金铝材料。梁的弯曲实验内容:三点弯曲试验、四点弯曲试验、圣维南区应力分布、应力集中测试和梁的变形试验等。

  (2)折杆组合实验

  折杆结构由铝合金薄壁圆筒和铝合金矩形截面的伸臂构成。圆筒一端固定,通过旋转加力手柄可在伸臂上集中载荷(比如,载荷作用在伸臂外端),圆筒在此载荷作用下发生扭弯组合变形,外伸臂发生弯曲变形。载荷作用点距圆筒形心距离为b,圆筒上贴有45°应变花。折杆组合实验内容:主应力实验、剪力测试、位移和功的互等实验、中性轴上切应力测量实验、应变片接桥方法等。

  (3)叠梁应力实验

  叠梁由两个尺寸、材料完全相同的矩形截面梁构成。两梁重叠放置,一端固定,一端。在距端3mm处有销钉孔,插入销钉时,两梁连接为一体。在图示部位贴有电阻应变片用于测量弯曲应力,当外力于梁使之发生弯曲变形时,若无销钉近似于两个单独的梁,若有销钉趋向于整体梁的作用。测量梁的应力分布,可以反映有无销钉时应力分布的特点。叠梁材料为钢材。叠梁应力实验内容:叠梁弯曲应力分析、单梁应力分析、弹性模量和泊松比的电测法测试、等强度梁应力分析(可选)等。

  (4)弯曲中心实验

  槽形截面的薄壁杆,一端固定,一端。在端焊接一与此杆轴线垂直且位于水平面内的横杆。横杆两端下方各安装有一只电涡流式位移传感器(注:整个装置只有两个电涡流式位移传感器,互等原理实验与此实验共用,使用时根据实验的内容拆卸和重新安装)。杆件材料钢材。弯曲中心实验内容,开口薄壁杆件的弯曲中心测试等。

  (5)材料力学综合实验装置的基本特点是:

  加力装置可在水平面内移动对任一构件上表面的任何部位载荷,这使得学生可以充分发挥其想象力与创造力,在正常操作的前提下任意组合实验内容或是进行各种新的尝试。


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