[发明专利]一种力学实验装置及应用所述的实验装置进行实验的方法

说明书

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，更具体地说，是涉及一种力学实验装置，本发明同时还涉及一种应用所述的实验装置进行实验的方法。

背景技术

结构力学实验教学常用的实验装置中，刚架或桁架相关的实验装置比较多见，其共同特点是装置结构类型在试验过程中是不能变化的。因此进行不同实验时，需要制作不同的实验装置，这样，不仅增加了试验成本，而且进行不同实验时，需要使用不同的实验装置，也增加了实验室场地，影响实验场地的使用效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的不足，本发明所提出的是一种能够进行横梁的弯曲正应力测定、压弯组合变形实验、桁架的内力测定实验、静定结构内力测定、超静定结构内力测定等多种实验的力学实验装置，本发明所述的实验装置，通过横梁与立柱之间更换不同结构和截面尺寸的拉杆，实现不同类型结构之间的转换，特别是在静定与超静定结构之间实现方便转换。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种力学实验装置，所述的装置为一种力学实验装置，包括底座，立柱，横梁，立柱底部一端与底座连接，立柱另一端与横梁连接，横梁两端部分别设置用于放置砝码的砝码支撑杆盘，横梁位于立柱两侧的部分分别粘贴应变片，每个应变片分别与静态电阻应变仪连接。

所述的立柱位于底部的一端垂直连接在底座上，横梁中间部位与立柱中间部位连接，横梁与立柱之间呈T字形结构，立柱的立柱上端部与横梁左端部和横梁右端部之间分别设置左拉杆和右拉杆。

所述的横梁左端部和横梁右端部上各设置安装一个连接耳，立柱上端部设置左卡孔和右卡孔，左拉杆和右拉杆两端头分别设置限位杆，左拉杆的两个限位杆设置为能分别卡在横梁左端部上的连接耳和左卡孔上的结构，右拉杆的两个限位杆设置为能分别卡在横梁右端部上的连接耳和右卡孔上的结构，左拉杆和右拉杆上分别粘贴应变片，横梁左端部和横梁右端部的四面分别粘贴应变片，每个应变片分别与静态电阻应变仪连接构成测量电桥。

所述的立柱两侧分别设置左卡槽和右卡槽，横梁包括左横梁组件和右横梁组件，左横梁组件与立柱连接的一端设置左卡紧板，右横梁组件与立柱连接的一端设置右卡紧板，左卡紧板和右卡紧板分别卡装在左卡槽和右卡槽内，左卡槽和右卡槽两侧分别设置3个定位螺栓，定位螺栓设置为分别将左横梁组件和右横梁组件卡紧在左卡槽和右卡槽内的结构，当采用位于横梁中心线上的1个定位螺栓连接时，构成铰链连接，当采用3个定位螺栓连接时，构成固定端连接。

所述的左拉杆包括左杆件Ⅰ和左杆件Ⅱ，左杆件Ⅰ和左杆件Ⅱ之间通过调节螺杆Ⅰ连接，右拉杆包括右杆件Ⅰ和右杆件Ⅱ，右杆件Ⅰ和右杆件Ⅱ之间通过调节螺杆Ⅱ连接，左拉杆和右拉杆上粘贴的应变片与静态电阻应变仪连接构成测量电桥，所述的底座1设置为十字形结构。

本发明同时还涉及一种应用上述的力学实验装置进行静定结构实验的方法，所述的进行静定结构实验的步骤是：

将横梁与立柱连接成T字形结构，3个定位螺栓都安装上构成固定端，分2组同时进行实验。将横梁左端部和横梁右端部的应变片接入静态电阻应变仪的测量电桥，采用单臂半桥接法，即分别将横梁左端部和横梁右端部上的应变片为工作片，横梁右端部应变片为温度补偿片，再选者不受载的应变片作为温度补偿片，分2组同时在横梁左端部和横梁右端部的砝码支撑杆盘加载砝码，采用等量逐级加载法，测量横梁左端部和横梁右端部的工作片的应变值，按照公式σ_测量＝Eε_测量计算横梁左端部和横梁右端部工作片处的应力，分别与材料力学中的弯曲正应力计算结果比较，计算相对误差，验证计算公式正确性。此为梁的横力弯曲正应力实验。

所述的进行静定结构实验的步骤是：

1)将横梁与立柱连接成T字形结构，只安装位于横梁中心线上的1个定位螺栓，构成铰链连接，再安装左拉杆和右拉杆，构成静定三角架式结构，其中横梁受压缩与弯曲组合变形，左拉杆和右拉杆受拉伸变形。分别将横梁左端部、横梁右端部、左拉杆和右拉杆的应变片接入静态电阻应变仪构成测量电桥，采用单臂半桥接法和等量逐级加载法，首先使用直径为10mm的拉杆，测出左拉杆、右拉杆的应变，再按照σ＝Eε计算工作片处的应力和拉杆的轴力，与材料力学拉伸变形的理论计算结果比较，计算相对误差，同时测量横梁左端部和横梁右端部处的工作片的应变，与拉伸与弯曲组合变形的计算结果相比较，计算相对误差；