5.10薄壁构件拉伸 薄壁构件具有强度高、重量轻、造价低等特点，在建筑结构和桥梁工程中得到广泛的应用。现 代工程结构如桥梁中的主梁、高层建筑中的剪力墙、电梯井等结构均可作为薄壁构件。随着建筑和 冶金等工业的迅速发展，交通和城市建设不断向前迈进，特别是钢材和轻合金材料的强度日益提高， 进一步促进了结构构件向薄壁方向发展。由于结构的多样性与复杂性，使得薄壁构件的极限承载力 由稳定条件和强度条件共同控制，因此，薄壁构件的稳定和强度问题越来越成为关注的焦点。 一，实验目的 1.掌握电测法测定薄壁构件（等边角钢）在不同拉伸情况下所选截面上的应力大小及分布规律： 2.应用叠加原理，计算多载荷下薄壁构件组合应力，并与实验测试结果进行比较： 3.选择适当的载荷下所测得的各个测点的应变，确定形心的位置。 二，实验原理 薄壁构件的承载能力不仅与其结构形状和材料特性有关，而且与载荷的施加位置密切相关。如 图5.10-1所示的等边角钢，同样施加拉伸载荷，当载荷的作用点在不同位置时，在其横截面上各点 测得的应变是不同的。 在横截面的两侧对称于x的两侧各粘贴三片应变片加上角顶一片共七片。横截面尺寸及测点位 置见图5.10-2.（角钢型号：56×56×4等边角钢：Jx0=20.92cm,J0-5.46cm4,A=4.39cm2, y。=1.59cm。弹性模量：E=200GPa,灵敏系数：K=2.23,电桥电阻：R=1202) 横截面上任一点的正应力公式为： F±Mgx±Msy 0= AJx。 J (5.10-1) 式中：Mx,M,一各工况下轴力分别对Xo,Yo轴的弯距。 Jx。,J,一分别为截面的形心主惯性矩。 x,y一各测点对形心主轴的垂直距离。 三.实验设备、仪器及试件 电子式或液压式万能试验机，静态电阻应变仪，游标卡尺，钢尺。 试件的形式以及加载位置如图5.10-1、2所示。 114
114 5.10 薄壁构件拉伸 薄壁构件具有强度高、重量轻、造价低等特点，在建筑结构和桥梁工程中得到广泛的应用。现 代工程结构如桥梁中的主梁、高层建筑中的剪力墙、电梯井等结构均可作为薄壁构件。随着建筑和 冶金等工业的迅速发展，交通和城市建设不断向前迈进，特别是钢材和轻合金材料的强度日益提高， 进一步促进了结构构件向薄壁方向发展。由于结构的多样性与复杂性，使得薄壁构件的极限承载力 由稳定条件和强度条件共同控制，因此，薄壁构件的稳定和强度问题越来越成为关注的焦点。 一．实验目的 1．掌握电测法测定薄壁构件（等边角钢）在不同拉伸情况下所选截面上的应力大小及分布规律； 2．应用叠加原理，计算多载荷下薄壁构件组合应力，并与实验测试结果进行比较； 3．选择适当的载荷下所测得的各个测点的应变，确定形心的位置。 二．实验原理 薄壁构件的承载能力不仅与其结构形状和材料特性有关，而且与载荷的施加位置密切相关。如 图 5.10-1 所示的等边角钢，同样施加拉伸载荷，当载荷的作用点在不同位置时，在其横截面上各点 测得的应变是不同的。 在横截面的两侧对称于 x0的两侧各粘贴三片应变片加上角顶一片共七片。横截面尺寸及测点位 置见图 5.10-2。（角钢型号：56 56 4等边角钢： 4 0 J x 20.92cm ， 4 J y0 5.46cm ， 2 A 4.39cm ， yc 1.59cm 。弹性模量： E 200GPa ，灵敏系数： K 2.23，电桥电阻： R 120 ） 横截面上任一点的正应力公式为： 0 0 0 0 X Y X Y F M x M y A J J （5.10-1） 式中：M X0 , MY0 ——各工况下轴力分别对 X0，Y0轴的弯距。 X0 J ， Y0 J ——分别为截面的形心主惯性矩。 x ， y ——各测点对形心主轴的垂直距离。 三．实验设备、仪器及试件 电子式或液压式万能试验机，静态电阻应变仪，游标卡尺，钢尺。 试件的形式以及加载位置如图 5.10-1、2 所示
6 2 2 28 N M2 M2 (a) (b) (c) 图5.10-1三种不同作用点的拉伸 N 8 yo 54 图5.10-2截面尺寸及测点位置 四. 实验步骤 1.试件准备 115
115 四．实验步骤 1． 试件准备 ◙ 56 L1 ◙ ◙ ◙ 52 54 28 2 2 y0 x0 C1 M1 N1 15.2 图 5.10-2 截面尺寸及测点位置 图 5.10-1 三种不同作用点的拉伸 ◙ M1 ◙C1 ◙ L1 N1◙ ◙ M2 ◙C2 ◙ L2 N2◙ F F 1 2 4 5 6 7 3 ◙ M1 ◙C1 ◙ L1 N1◙ ◙ M2 ◙C2 ◙ L2 N2◙ F F 1 2 4 5 6 7 3 ◙ M1 ◙C1 ◙ L1 N1◙ ◙ M2 ◙C2 ◙ L2 N2◙ F F 1 2 4 5 6 7 3 （a） （b） （c）
用游标卡尺测量试件截面尺寸及各加载螺孔位置尺寸，进行校验，并检查应变片的位置和状况， 记录应变片的灵敏系数K值。 2.试验机准备 将已贴好应变片的试件按图5.10-1(a)工况要求安装在试验机上。 3.仪器准备 按照电阻应变仪的操作规程，将试件上测量应变片及温度补偿片连接到应变仪上，检查并调好 平衡，且调正应变仪上的灵敏系数。 4.实验测试 1)各项准备工作就绪后，即可启动试验机。按给定的载荷分级缓慢加载，同时读出并记录相应 的应变值，可重复三遍以观察实验结果：载荷分级如下：5、10、15、20kN: 2)分别按图1b、c两种工况，重复上述实验、测试： 3)测毕，关闭机器及仪器电源，拆下接线，整理现场： 4)根据实验数据计算各测点应力的实测值及理论值： 5)分别测出试件在各工况下的轴向拉应力和弯曲应力。 6)根据图5.10-1(a)工况测试的各个点的应变，根据相关的理论知识计算实际加载点是否在 形心上：若有偏移其偏移量cx、Cy是多少？ 五.预习要求 1.复习有关理论，明确实验目的及步骤，复习万能试验机及电阻应变仪的原理及使用方法： 2.自拟实验表格。若已知材料的许用应力及试件尺寸，如何确定试件所允许承受的载荷： 3.如何分别计算和测得试件承受的轴向拉应力和弯曲应力？ 六.实验报告要求 实验报告包括：实验目的：设备及仪器的名称，型号：试件尺寸，测点及受力简图：有关数据 记录表格：理论分析与计算：实测应力：并绘图。 七.问题讨论 1.根据实验结果说明弯拉组合下正应力叠加原理的应用。 2.分析实验误差可能来源。 3.试分析沿C1一L2、C一M2、C1-N2、L1-N2加载时试件的承载情况。 116
116 用游标卡尺测量试件截面尺寸及各加载螺孔位置尺寸，进行校验，并检查应变片的位置和状况， 记录应变片的灵敏系数 K 值。 2． 试验机准备 将已贴好应变片的试件按图 5.10-1（a）工况要求安装在试验机上。 3． 仪器准备 按照电阻应变仪的操作规程，将试件上测量应变片及温度补偿片连接到应变仪上，检查并调好 平衡，且调正应变仪上的灵敏系数。 4． 实验测试 1）各项准备工作就绪后，即可启动试验机。按给定的载荷分级缓慢加载，同时读出并记录相应 的应变值，可重复三遍以观察实验结果；载荷分级如下：5、10、15、20kN； 2）分别按图 1b、c 两种工况，重复上述实验、测试； 3）测毕，关闭机器及仪器电源，拆下接线，整理现场； 4）根据实验数据计算各测点应力的实测值及理论值； 5）分别测出试件在各工况下的轴向拉应力和弯曲应力。 6）根据图 5.10-1（a）工况测试的各个点的应变，根据相关的理论知识计算实际加载点是否在 形心上；若有偏移其偏移量 ex、ey是多少？ 五．预习要求 1．复习有关理论，明确实验目的及步骤，复习万能试验机及电阻应变仪的原理及使用方法； 2．自拟实验表格。若已知材料的许用应力及试件尺寸，如何确定试件所允许承受的载荷； 3．如何分别计算和测得试件承受的轴向拉应力和弯曲应力？ 六．实验报告要求 实验报告包括：实验目的；设备及仪器的名称，型号；试件尺寸，测点及受力简图；有关数据 记录表格；理论分析与计算；实测应力；并绘图。 七．问题讨论 1．根据实验结果说明弯拉组合下正应力叠加原理的应用。 2．分析实验误差可能来源。 3．试分析沿 C1—L2、C1—M2、C1--N2、L1--N2加载时试件的承载情况