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压杆稳定实验


三、实验原理
中心受压的直杆压杆当荷载小于Pcr时,保持直线形状的平衡,即 使有横行的干扰力使压杆微小弯曲,在撤除干扰力以后仍能恢复 直线形状,是稳定平衡。当荷载等于Pcr时,有横向的干扰力使压 杆微小弯曲,在撤除干扰力以后,不能恢复直线形状,压杆处于
临界状态,可在微弯情况下保持平衡,为不稳定平衡。
四、实验设备
(一)、实验设备 1、电子万能实验机 2、磁性表架 3、百分表
百分表是测量小变形 最常用的仪表,其最小 分度值为1/100毫米, 量程多为10毫米。借助 磁力表架可多方位安装 固定百分表,方便测量 任何方位的变形。
四、实验设备
(二)、实验装置
五、实验步骤
1)、测量试样尺寸,根据试样材料和尺寸计算临界载荷Pcr ; 2)、计算实验中允许最大挠度值,压杆受压变弯曲后,其中Pcr 、 [σ]、b、t 和W都为已知,根据 P cr (bt ) F cr max W [ ] 式即可算得 max 10.2mm 3)、依次打开试验机主机、计算机; 4)、安装试样,试样两端应尽量放置在上下V形座正中央,对 准试样中点安装百分表,使表预压5mm; 6)、进入试验软件主窗口界面,选择实验方案; 7)、点击“运行”,开始实验; 8)、对试样施加初载200N,用以稳定实验装置,将百分表清 零;
七 实验报告
一、 数据记录表及处理 (1)、用Excel绘制F-δ 实验曲线,用水平渐近线确定实验临界 载荷; (2)、用欧拉公式计算临界载荷Fcr理论值,以理论值为准计 算临界载荷Fcr实验值的相对误差。
二、思考题:讨论Fcr实验值与理论值间误差产生的原因.
按欧拉小挠度理论,对于理想大柔度压杆(λ> λ 1),当 向压力达到临界值Pcr时,压杆即丧失稳定,Pcr称为压杆的临 界载荷或欧拉载荷。由欧拉公式可以求得:
2 EI Pcr ( l ) 2
实际上由于杆的初曲率、载荷偏心等原因,当P接近Pcr时, 即使没有横向力的干扰,杆也会突然弯曲。
在用载荷P和压杆中点挠度δ 建立的坐 标中,失稳过程理论上可用两段直线OA、 AB来描述。 实际压杆由于载荷偏心或杆件本身存 在初曲率,受力开始即出现横向挠度,而 且随载荷增加,挠度也不断增加,致使Pδ 曲线的OA段发生倾斜。当压杆开始失稳 时,P-δ 曲线突然变弯,即载荷增长极慢 而挠度迅速增加。由于δ 的迅速增加,使 压杆不仅承受压力而且附加弯矩也迅速增 加。实际曲线与理论曲线之间的偏离,表 征初曲率、偏心等因素的影响,这种影响 愈大,偏离也愈大。实际曲线的水平渐进 线即代表压杆的临界载荷Pcr 。
.原始数据记录表:
宽度b(mm) 厚度t(mm) 最小惯 性矩 I(mm4) 弹性模量(GPa) 许用应力[σ]MPa
497
平均
平均
210
200
i 载荷Fi(N)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
200
600
1000
1400 1800
?
?
???ຫໍສະໝຸດ ?2280百分表读数Ai (mm) δi=|Ai-A0|(mm) 纵向位移(mm)
五、实验步骤
9)、分级加载测试:在80% Pcr以下,曲线陡直,在初载荷
(200N)到0.8 Pcr间分4~5级加载,等间隔控制载荷值,读取相
应的挠度值;达到80%Pcr以后,曲线逐渐平缓,应等间隔控 制挠度( 0.50mm ),读取相应载荷值,以使实验点沿曲线走 向均匀分布。 11)、当 值接近δmax或实验数据已呈明显渐近特性时,即可 停止加载。 12)、卸载,退出试验软件,依次关闭试验机,计算机和插线 板开关,结束实验。
一、问题的提出
横截面和材料相同的压杆,杆的长度不同,因 外力作用发生破坏的性质将发生根本的改变。 短粗的压杆是强度问题, 细长压杆则是稳定性 问题。 细长压杆失稳突然,破坏后果严重,有必要确 定其临界载荷。
二、实验目的
1) 观察两端绞支压杆的失稳现象; 2) 用测定横向变形的方法确定两端绞支压杆的 临界荷载Pcr,并与理论计算结果进行比较。
压5mm 时置0
?
?
?
0.86
1.36 1.86
2.36
2.86
3.36
3.86
4.36
长度 L(mm)
试验机操作注意事项
1、正确装夹试件; 2、 注意不要手动控制移动横梁给试件加载; 3、任何时候都不能带电插拔电源线和信号线; 4、试验过程中,不能远离试验机; 5、试验过程中,除停止键和急停开关外,不要按控制盒上的其 他按钮; 6、试验结束后,一定要关闭所有电源; 7、计算机要严格按照系统要求一步步退出,正常关机; 8、不要使用本机无关的存储介质在试验机控制用计算机上写盘 或读盘;
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