压杆稳定性实验

实验五 压杆稳定性实验一、试验目的1.测定两端铰支压杆的临界载荷Fcr,验证欧拉公式。2观察两端铰支压杆的失稳现象。二、设备和仪器1 多功能力学实验台2游标卡尺、钢板尺。三、试样试样是用弹簧钢6OSi2Mn制成的矩形截面细长杆，名义尺寸为3mmX20mmX300mm, 两端制成刀口，以便安装在试验台的V形支座内。试样经过热处理:870C淬油，480C回火。四、实验原理两端铰支的细长压杆，临界载荷Fcr用欧拉公式计算：式中 E 是材料弹性模量， I 为压杆横截面的最小惯性矩， L 为杆长。这公式是在小变 形和理想直杆的条件下推导出来的。当载荷小于Fcr时，压杆保持直线形状的平衡，即使 有横向干扰力使压杆微小弯曲，在撤除干扰力以后仍能回复直线形状，是稳定平衡。当载荷等于Fcr时，压杆处于临界状态，可在微弯情况下保持平衡。把载荷F为纵坐 标，把压杆中点挠度6为横坐标，按小变形理论绘制的F- 6曲线为图14-1中的OAB折 线。但实际的杆总不可能理想地直，载荷作用线也不可能理想地与杆轴重合，材料也不可能 理想地均匀。因此，在载荷远小于Fcr时就有微小挠度，随着载荷的增大，挠度缓慢地增 加，当载荷接近Fcr时，挠度急速增加。其F- 6曲线如图中OCD所示。工程上的压杆都在小挠度下工作，过大的挠度会产生塑性变形或断裂。只有比例极限很高的材料制成的细长杆才能承受很大的挠度使载荷稍高于Fcr （如图中虚线DE所示）。实验测定Fcr,在杆中点处两侧各粘贴一枚应变片，将它们组成半桥，记录应变仪读数 ，绘制F-S曲线。作F- 曲线的水平渐近线，就得到临界载荷Fcr。du du du五、试验步骤1测量试样尺寸用钢板尺测量试样长度L,用游标卡尺测量试样上、中、下三处的宽度b和厚度t取其平均值。用来计算横截面的最小惯性矩I。2拟定加载方案，并估算最大容许变形按欧拉公式计算Fcr，在初载荷（200N）到0.8Fcr间分45级加载，以后应变仪读数 每增加20 p 读一次载荷值（应变仪测变形时）。du取许用应力O =200MPa,按下列公式估算容许最大挠度6 max或容许最大应变仪读数 dumax ：鲁+空严a（应变仪测变丿够讨）3. YE2538A程控静态应变仪0通道设置，调整。设置校正系数2.04,载荷限值2600N， 按BAL和MEAS键备用。4. 安装试样，准备测变形仪器，加初载荷，记录初读数。试样两端应尽量放置在上、 下 V 形座正中央。用应变仪测变形，可如下进行：将试样两侧的应变片组成半桥，加载前 就调电桥平衡。加 200N 初载荷后，记录应变仪读数。5. 按方案加载，记录数据。按方案加载，每级加载后，读取载荷值和应变仪读数 d。由于接近临界载荷时，加 dui载手轮一旦停止转动，载荷就逐渐减小，而变形却继续不断地增加，以致无法准确地读取数 据。这时，我们每级加载在 增加10 p 时，就停止转动手轮，待 增加20 p dudu时，立即读取载荷值。当载荷增量很小（但变形不超过6或 ）时，即可停止试验。maxdumax实验数据以表格形式记录。6. 卸去载荷，实验台回复原状。六、试验结果处理据实验数据在方格纸上画出F- du曲线，作它的水平渐近线，确定临界载荷Fcr实验值。据尺寸测量数据计算宽度平均值和厚度平均值，从而计算最小惯性矩 I ，用以理论值为 min准计算临界载荷实验值的相对误差。七、实验报告要求1原始数据以表格形式示出，见表如下。实验数据记录表长度L(mm)宽度b(mm)厚度t(mm)最小惯性 矩（mm4）弹性模量E（GPa）许用应力o （MPa）上中下平均上中下平均加载过程分级级数i012345678910载荷Fi (N)0200应变仪读数 JU ）/2.作出F- du曲线，确定临界载荷Fcr实验值欧拉公式计算临界载荷 Fcr 理论值Fcr=