结构力学实验文档格式.docx
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一、实验目的
(1)参加并完成规定的实验项目内容,理解和掌握结构的实验方法和实验结果,通过
实践掌握试件的设计、实验结果整理的方法。
(2)进行静定、超静定结构受力的测定和影响线的绘制。
二、结构实验
(一)空间桁架受力性能概述
桁架在受结点荷载时,两边支座处产生反力,桁架中各杆件产生轴力,如图1.1为在抛物线桁架结点分别加载时结构示意图。
用Q235钢材,桁架跨度6260=1560mm,最大高度260mm。
杆件之间为铰接相连。
杆件直径为8mm。
图1.1
(二)实验装置
图1.2为框架结构侧向受力实验采用的加载装置,25kg挂钩和25kg砝码。
采用单结点集中力加载,由砝码、挂钩施加拉力,应变片测算待测杆件应变。
结构尺寸如图1.2所示。
图1.2
(三)加载方式
简单多次加载,将挂钩和砝码依次施加在各个结点,待应变片返回数据稳定后,进行采集。
采集结束后卸下重物,等待应变片数值降回初始值后再向下一节点施加荷载,重复采集操作。
(四)量测内容
需要量测桁架待测杆件的应变值在前后四对桁架杆布置单向应变片,具体布置位置如图1.2所示,即加粗杆件上黏贴应变片。
三、实验原理
对桁架上的5个位置分别施加相同荷载,记录不同条件下各杆件的应变值。
由公式
可以得到
其中:
F——杆件轴力
E——Q235钢弹性模量
d——杆件直径
——杆件应变值
——杆件应力
A——杆件横截面积
因而可以求得各杆件轴力,进而得到不同杆件的轴力影响线。
四、实验步骤
(1)将载荷挂在加载位置1,待应变片返回数据稳定后,采集相应应变数据。
(2)待应变片数值降回初始值后,重复
(1)中操作,将荷载分别挂在加载位置2,3,4,5,分别采集记录各自对应的各杆件应变数据。
五、实验结果与整理
杆件编号
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
1-7
1-8
应变值
()
加载位置1
69
-15
2
-42
9
-4
28
-7
加载位置2
67
-34
1
-89
-14
15
-21
加载位置3
21
10
-121
3
-37
加载位置4
23
13
-81
11
6
14
加载位置5
4
-50
5
-9
表2.1实验原始数据
将对应位置杆件应变值取平均值,得到所示一榀桁架四根杆件的应变值如表2.2所示。
平均应变值
39
-9.5
-24.5
38
-24
8
-55
12
4.5
-79
17
9.5
-51
5.5
7
-29.5
表2.2应变平均值
利用公式
其中,,Q235钢弹性模量
经过计算可以得到不同加载位置下桁架不同杆件的轴力值,如表2.3所示。
轴力(N)
392
-96
151
-246
382
-241
80
-553
121
60
45
-794
171
96
-513
55
70
96
-297
表2.3不同加载位置杆件轴力
根据表2.3数据可以作出四根不同杆件轴力影响线图的大致形状,如图1.3所示。
图1.3
由截面法求得杆件理论值如表2.4
187
-94
72
-130
375
-187
143
-260
281
94
215
-390
187
63
94
31
72
表2.4
,如图所示
图1.4
六、实验分析讨论
比较实验所得轴力影响线与理论计算所得轴力影响线可知,二者所得影响线大致形状一致,但个别杆件轴力值相差较大,特别是1-4位置杆件轴力,实验值接近于理论计算值的2倍,存在较大程度偏差。
1、出现理论值与实验值相差较大情况可能由以下原因造成:
(1)桁架加载方式为将荷载悬挂于两榀桁架的中间连接横杆上,很难做到加载位置在横杆中点,因而存在两榀桁架受力情况不一致的情况,使两侧对应杆件应变值存在较大差异而影响最终结果。
(2)桁架节点处并不是理想的铰接,因而与按铰接计算所得理论值必然存在一定误差。
(3)实验中杆件会发生变形相应角度等会发生改变,而理论计算忽略了杆件变形
2、实验改进方案
(1)由于重物直接用弯头挂在腹杆上,桁架受力位置较难固定,可以在腹杆正中的位置固定钩环,再把重物挂上去。
(2)该实验室的空间太过拥挤,学生人数较多,很难近距离观察,而且一帮人拥堵在一块效果很不好,希望能扩大空间,让每个学生都能很好地看到实验的进行。