STR4横梁和悬臂梁的挠曲实验
结构工程实验汇总
结构工程实验汇总在结构工程学习中，实验是不可或缺的一部分。
通过实验，我们能够更直观地感受到结构的行为特性，深入理解结构力学的基本原理。
本文对我所学习的结构工程实验进行汇总，介绍实验目的、设计、操作、分析以及结果。
实验一：杆件静力学实验实验目的通过此实验，学生将学习杆件静力学的基本概念、理论推导和计算方法，掌握常规杆件的受力特性与受力分析方法，培养杆件受力分析的能力。
实验设计实验器材：支撑架、桥架、多边形杠杆、圆形杠杆、挠度计、千分尺。
实验步骤：1.将支撑架立在实验台上，将桥架搭在支撑架上；2.用紧定螺栓将杠杆连接在插孔上，设置好所需的力；3.读取挠度计示数，保存数据；4.重复上述步骤，获得多组数据。
实验操作•在选择杆件的时候，需要注意力的方向和大小；•实验样本的质量及摩擦力等都会对实验结果产生影响，需要注意仔细的实验前准备工作。
实验结果通过实验，我们得到了圆柱杆件和多边形杠杆的拉伸和压缩的曲线。
通过数据分析可得出在特定的外力下，杆件或杠杆的挠度与长度、杆的材料和面积以及所受力的大小、方向等因素有关。
实验二：梁挠曲实验实验目的通过此实验，学生将学习梁挠曲的基本概念、理论推导和计算方法，掌握常规梁的受力特性与受力分析方法，培养杆件受力分析的能力。
实验设计实验器材：支撑架、桥架、小跨距梁、大跨距梁、挠度计、千分尺。
实验步骤1.将支撑架立在实验台上，将桥架搭在支撑架上；2.将小跨距梁固定至桥架上，施加所需的力；3.在距离梁两端固定的距离处，逐个测量七个点的位移，并得出挠度和梁的挠曲曲线；4.重复上述步骤，获得多组数据。
实验操作•在进行实验时，应该使使用的梁具有一定的强度和刚度;•注意实验过程中的测量精度。
实验结果通过实验，我们得到了小跨距梁和大跨距梁在不同荷载下的变形曲线。
通过数据分析可以得到在特定的外力下，梁的挠曲与长度、荷载大小、所受的作用力的大小，材料的弹性模量，梁的形状以及端部条件等很多因素都有关。
结构力学习题及答案
结构力学习题及答案结构力学习题及答案结构力学是工程学中的重要学科之一，它研究物体在外力作用下的变形和破坏。
在工程实践中，结构力学的应用广泛，涉及到建筑、桥梁、航空航天等领域。
在学习结构力学时，练习解答一些习题是非常重要的，下面我将给大家提供一些常见的结构力学习题及其答案。
题目一：简支梁的弯矩计算已知一根长度为L的简支梁，两端受到均布载荷q。
求梁的中点处的弯矩M。
解答一：根据简支梁的受力分析，可以得出梁的弯矩与距离中点的距离x之间的关系为M=qL/8-x^2/2，其中x为距离中点的距离。
因此，中点处的弯矩M=qL/8。
题目二：悬臂梁的挠度计算已知一根长度为L的悬臂梁，端部受到集中力F作用。
求梁的端部挠度δ。
解答二：根据悬臂梁的受力分析，可以得出梁的端部挠度与力F之间的关系为δ=FL^3/3EI，其中F为作用力，E为梁的杨氏模量，I为梁的截面惯性矩。
因此，梁的端部挠度δ=FL^3/3EI。
题目三：刚度计算已知一根长度为L的梁，截面形状为矩形，宽度为b，高度为h，梁的杨氏模量为E。
求梁的刚度K。
解答三：梁的刚度可以通过计算梁的弯曲刚度和剪切刚度得到。
弯曲刚度Kb可以通过梁的截面惯性矩I和杨氏模量E计算得到，即Kb=E*I/L。
剪切刚度Ks可以通过梁的剪切模量G和梁的截面面积A计算得到，即Ks=G*A/L。
因此，梁的刚度K=Kb+Ks=E*I/L+G*A/L。
题目四：破坏载荷计算已知一根长度为L的梁，截面形状为圆形，直径为d，梁的杨氏模量为E。
求梁的破坏载荷P。
解答四：梁的破坏载荷可以通过计算梁的破坏弯矩和破坏挠度得到。
破坏弯矩Mf可以通过梁的截面惯性矩I和杨氏模量E计算得到，即Mf=π^2*E*I/L^2。
破坏挠度δf可以通过梁的破坏弯矩Mf和梁的刚度K计算得到，即δf=Mf/K。
因此，梁的破坏载荷P=Mf/L=π^2*E*I/L^3。
结构力学是一门综合性较强的学科，掌握结构力学的基本原理和解题方法对于工程师来说非常重要。
悬臂梁弯曲刚度公式
悬臂梁弯曲刚度公式
挠度计算公式：Ymax=5ql^4/(384EI)(长l的简支梁在均布荷载q作用下，EI是梁的弯曲刚度）
挠度：弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度，用γ表示。
转角：弯曲变形时横截面相对其原来的位置转过的角度称为转角，用θ表示。
挠度与荷载大小、构件截面尺寸以及构件的材料物理性能有关。
挠曲线方程：挠度和转角的值都是随截面位置而变的。
在讨论弯曲变形问题时，通常选取坐标轴x向右为正，坐标轴y向下为正。
选定坐标轴之后，梁各横截面处的挠度γ将是横截面位置坐标x的函数，其表达式称为梁的挠曲线方程，即γ=f(x)。
梁的抗弯刚度计算公式：ymax=(8Pl^3)/(Ebh^2)。
抗弯刚度是指物体抵抗其弯曲变形的能力。
早期用于纺织。
抗弯刚度大的织物，悬垂性较差；纱支粗，重量大的织物，悬垂性亦较差，影响因素很多，有纤维的弯曲性能、纱线的结构、还有织物的组织特性及后整理等。
悬臂梁挠度计算公式为：Ymax=8pl^3/(384ED)=1pl^3/(48ED)，在这个公式式中每个部分都有所指，所以要弄清楚之后才可使用，首先Ymax梁跨中的最大挠度(mm)，而p要为各个集中荷载标准值之和(kn)，之后E主要是指钢的弹性模昰不同情况有不一样的标准，比如对于工程用结构钢，E就
2100000N/mm^2，最后是钢的截面惯矩可在型钢表中查出(mm^4)，这就是整体的公式，可以完整采用。
实验4 简支钢筋混凝土梁的破坏实验
试验四简支钢筋混凝土梁的破坏实验（综合设计型实验）一、实验目的：对一个已知的待检测构件—钢筋混凝土简支梁进行分析计算，根据其计算结果设计实验方案并组织整个实验，然后整理出完整的实验结果，将实际结果与理论计算值进行比较，判断该梁是否达到设计要求。
通过本试验，达到了解并掌握一个完整结构实验过程的目的。
二、试件：示的加载图式进行计算)：i.梁的开裂荷载、极限荷载；ii.梁在开裂时刻的混凝土的跨中最大拉应变；iii.梁在开裂及极限荷载下的钢筋的跨中最大拉应变；iv.梁在极限荷载下的跨中挠度；v.梁的破坏过程及破坏形态。
2．根据计算的开裂荷载和破坏荷载，确定加载程序；3．布置应变测点，具体测试内容如下：i．测定钢筋混凝土梁在纯弯段的应力最大截面的应变分布情况；ii．测定弯剪共同作用段的平面应力状态下的主应力大小及方向；测定受拉钢筋应变；也可以不等距。
不等距主要是外密里疏，以便测出较大的应变，具有较好的精度，如图3所示；ii.对于梁的斜截面，其主应力和剪应力的大小和方向未知，要测量主应力大小和方向及剪应力时，应布置45︒或60︒的平面三向应变测点，如图4所示；iii.梁两面布置的测点要相互对应。
2.挠度测点布置：图 4 三向应变量测测点布置图五、实验加载程序的确定：根据理论计算的开裂及破坏荷载，并按照《混凝土结构实验方法标准》GB50152-92的规范要求确定加载程序：1．预载：取开裂荷载的70%进行加载，循环三次，消除结构间的间隙，并在加载的同时观察各测试仪器是否正常工作，如发现异常情况，及时排除故障，以保证测试数据的准确。
2．采用分级加载，取1kN作为零荷载，然后以破坏荷载的20%为一级进行加载，加至开裂荷载的90%以后，按开裂荷载的10%为一级加载，测定梁的开裂荷载；开裂后按破坏荷载的20%加载，加至90%的破坏荷载之后，按破坏荷载的10%加载，测定梁的破坏荷载；或可以缓慢加载直至结构破坏，当压力机指示荷载不再增加时即为其破坏荷载。
工程结构实验试题及答案
工程结构实验试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 下列哪项不是工程结构实验的目的？A. 验证理论B. 探索未知C. 收集数据D. 进行破坏性测试答案：D2. 在进行结构实验时，下列哪项不是必须考虑的因素？A. 材料性质B. 环境因素C. 经济成本D. 实验设备答案：C3. 工程结构实验中，下列哪项不是常用的加载方式？A. 静载B. 动载C. 热载D. 光载答案：D4. 在实验数据的处理中，下列哪项不是常用的数据处理方法？A. 回归分析B. 误差分析C. 概率分析D. 逻辑分析答案：D二、填空题（每题5分，共20分）1. 在进行结构实验时，为了确保实验结果的准确性，必须进行_______。
答案：重复实验2. 结构实验中，为了减小误差，常用的测量方法是_______。
答案：多次测量取平均值3. 结构实验报告中，实验结果部分需要包含_______、_______和_______。
答案：实验数据、实验曲线、误差分析4. 在进行结构实验设计时，需要考虑的基本原则包括_______、_______和_______。
答案：安全性、可靠性、经济性三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述工程结构实验中，为什么需要进行预实验？答案：预实验是为了验证实验方案的可行性，检查实验设备和仪器的准确性，以及确定实验参数的最佳值，从而确保正式实验的顺利进行。
2. 描述在进行结构实验时，如何确保数据的准确性？答案：确保数据准确性的方法包括：使用高精度的测量设备、进行多次测量并取平均值、进行误差分析以确定数据的可靠性、采用适当的数据处理方法。
3. 说明在工程结构实验中，破坏性实验的意义。
答案：破坏性实验的意义在于能够测试材料或结构在极端条件下的性能，了解其破坏模式和破坏机理，为工程设计提供重要的参考数据。
四、计算题（每题15分，共30分）1. 假设一个悬臂梁的跨度为4米，材料的弹性模量为200GPa，截面惯性矩为1000cm^4，当在自由端施加一个集中力1000N时，计算梁的最大挠度。
允许吸上真空度单位
允许吸上真空度单位引言在物理学和工程领域，真空度是一个重要的物理量，用于描述某个区域内部气体的稀薄程度。
测量和控制真空度是许多科学实验、工业生产和技术应用中必不可少的环节。
为了标准化真空度的表示方法，国际上采用了一套统一的单位体系。
本文将介绍真空度的概念和测量方法，并详细介绍国际上常用的吸上真空度单位及其定义和转换关系。
真空度的概念在一个封闭容器中，如果气体分子数目足够少，以至于它们之间几乎没有相互碰撞或相互作用，那么我们称这个状态为真空。
而真空度则是衡量这种稀薄程度的物理量。
一般情况下，真空度可以通过两种方式来描述：压力表示法和密度表示法。
•压力表示法：以压力来表示真空度，通常使用帕斯卡（Pa）作为单位。
帕斯卡是国际单位制中压强的基本单位，定义为1牛顿每平方米。
•密度表示法：以气体分子数目密度来表示真空度，通常使用分子数目密度的倒数作为单位。
这个单位被称为“吸上”。
真空度的测量方法为了测量真空度，科学家和工程师们开发了多种方法和装置。
下面介绍几种常用的真空度测量方法：1.悬臂梁法：利用悬臂梁的挠曲来测量真空度。
当容器内部压力降低时，悬臂梁会发生弯曲，通过测量弯曲程度可以得到真空度的估计值。
2.热导法：利用气体热传导的特性来测量真空度。
通过将一个加热丝置于容器内部，并测量丝材温度变化，可以推算出真空度。
3.离子阱法：利用离子阱中离子运动规律来测量真空度。
通过在离子阱中施加电场和磁场，并观察离子运动状态的变化，可以确定真空度。
吸上真空度单位帕斯卡（Pa）帕斯卡是国际单位制中压强的基本单位，定义为1牛顿每平方米。
在压力表示法中，帕斯卡常被用作真空度的单位。
吸上（Torr）吸上是真空度的密度表示法单位，定义为气体分子数目密度的倒数。
常用的吸上单位是托（Torr），定义为标准大气压下1毫米汞柱的压力。
1托等于133.322帕斯卡。
压强（mbar）压强是真空度的另一种密度表示法单位，常用的压强单位是毫巴（mbar），定义为1毫巴等于100帕斯卡。
名师讲义【段乐珍】工程力学第13章 梁的挠度和刚度计算
2
2 EIw(l) 0
EIw
1 6
qx3
ql 4
x2
C1
1 24
ql 4
ql 12
l3
C1l
D1
0
EIw
1 24
qx 4
ql 12
x3
C1x
D1
C1
ql 3 24
5 梁的转角方程和挠曲线方程
EIq 1 qx3 ql x2 ql3
6
4 24
EIw 1 qx4 ql x3 ql3 x 24 12 24
l
D2
C2l
C2l D2 0
D2
7ql 4 24 16
,
C2
7ql 3 24 16
C1
q 48
4
l3
7ql 3 24 16
9ql 3 24 16
EIw1
q 24
x4
3ql 48
x3
C1x
D1
EIw2
1 48
ql
l
x3
C2 x
D2
EIw1
l 2
q 24 16
l4
3ql 48 8
l3
C1
l 2
when w1 0
Fb x2 Fb l2 b2 0 2l 6l
l2 b2 a l b a a 2b
x
3
3
3
if a b then x a
wmax
w1(x )
9
Fb 3EIl
l2 b2 3
if a b then x a
wmax
Fl 3 48EI
例、试用积分法求图示梁的转角方程和挠曲线方程，并求 A
载荷分解如图eipapaeiqaqa24qcqlpcpa叠加qapaeipapaeiqaqaeiqlqc24eipaqapaeieiqaqaqleieieiqaqleiei27155256qlplqleieiei3511309256qlqlqleieiei136用逐段刚性法求阶梯悬臂梁自由端的挠度和转角把变形后的ac刚性化把未变形cb刚性化fleieieieieieiflei求cb的变形把变形后的ac刚化此时cb可看成以c为固定端的悬臂梁fleieieiei把变形后的ac刚性化b截面的位移等于ac段变形引起cb的刚性位移和cb自身弯曲引起的位移之和482416flflfleieieiqlqlqleieiei137用逐段刚性法求解简支外伸梁的挠度把未变形bc刚性化把变形后的ab刚性化faleileifaleieieiei求bc的变形把变形后的ab刚化此时bc可看成以b为固定端的悬臂梁c截面的位移等于ab段变形引起bc的刚性位移和bc自身弯曲引起的位移alfaeieieialfaeieiea抗扭刚度135梁的刚度条件与合理刚度设计1353511309256qlqlqleieiei三种计算max设计截面尺寸设计载荷a01m200mm例空心圆杆d40mmd80mme210gpa工程规定c点的wl000001b点的q0001弧度校核此杆的刚度
简支梁和悬臂梁的弯矩挠度计算
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注明：1.在使用此表格计算弯矩和挠度时，要结合实际情况选择正确的图示模型。相
臂长/mm
l=a+b或 l=a1+a2
剪力/N
Vb 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
弯矩/N.m
Mx 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
弯矩/N.m
Mmax 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
选型计算 设计允许 挠度差值
挠度/mm 挠度/mm /△mm
W=Wsmax-
Wsmax Wmax
Wmax
0
0
图示载荷
载荷等 单位载 单位载荷 C型槽钢 载荷/N 分数 荷/N/mm 长度/mm
F=q*l
n
q
c
ACS-21
0
0
ACS-31
0
0
ACS-41
0
0
ACS-52
0
0
ACS-62
0
0
ACS-72
0
0
ACS-82
0
0
ACS-21D
0
0
ACS-41D
0
0
ACS-52D
0
0
ACS-52-72D 0
0
ACS-72D
杆件的挠曲与弯曲分析
杆件的挠曲与弯曲分析杆件是工程中常见的结构元件，通常用于承受压力或拉力。
在实际应用中，杆件常常会受到挠曲与弯曲的力作用，因此对杆件的挠曲与弯曲进行分析十分重要。
本文将分析杆件在挠曲与弯曲力作用下的应力与变形，并基于此进行讨论。
1. 挠曲力学分析挠曲是指杆件在纵轴方向上受到的弯曲力作用，导致杆件产生曲率。
挠曲过程中，杆件内部产生应力分布。
挠曲现象在悬臂梁、梁柱等结构中常常出现。
杆件的挠曲行为可以通过弯曲矩和截面惯性矩来描述。
弯曲矩代表了杆件上点的弯曲力矩大小，而截面惯性矩则反映了杆件截面形状对挠曲的抵抗能力。
挠曲时，杆件上任意一点的曲率与弯曲矩和截面惯性矩之间存在一定的关系。
2. 挠曲的应力分析杆件在挠曲过程中产生应力，这些应力主要分为压应力和拉应力。
在杆件挠曲点的外侧产生压应力，而在内侧产生拉应力。
应力分布沿着截面的纵轴方向呈现三角形分布。
挠曲引起的应力主要由弯曲应力和剪切应力组成。
弯曲应力与弯曲矩成正比，而剪切应力则是由弯曲力矩在杆件横截面上产生的。
在挠曲过程中，应力的最大值通常出现在杆件截面的最外侧纤维上，该处被称为受压纤维。
对于圆形截面的杆件，受压纤维位于截面的最上方。
3. 弯曲力学分析弯曲是指杆件受到横向力作用而产生的曲率。
与挠曲不同，弯曲是杆件整体弯曲，而不是仅在纵轴方向上发生曲率变化。
在弯曲过程中，杆件的上部受到压力，而下部受到拉力。
类似于挠曲，弯曲引起的应力也主要分为弯曲应力和剪切应力。
弯曲应力与杆件受到的弯矩成正比，而剪切应力则是由弯矩在杆件截面上产生的。
弯曲应力的最大值通常出现在杆件截面的最外侧纤维上，受压纤维和受拉纤维分别位于截面的上下方。
4. 挠曲与弯曲的变形分析挠曲和弯曲力作用下，杆件会发生不可忽视的变形。
挠曲引起的变形主要是杆件曲率的改变，而弯曲引起的变形则是杆件整体形状的改变。
杆件挠曲的变形会导致杆件长度的增加，同时产生横向位移。
而杆件弯曲的变形主要表现为杆件整体形状的改变，类似于一个弯曲的弧线。
材力实验讲义A2---多学时第二学期
实验一梁变形实验(1)简支梁实验(2)悬臂梁实验预习要求:1、预习百分表的使用方法；2、预习梁的挠度和转角的理论公式。
3、设计本实验所需数据记录表格。
(1)简支梁实验实验目的：1、简支梁在跨度中点承受集中载荷P,测定梁最大挠度和支点处转角，并与理论值比较；2、验证位移互等定理；3、测定简支梁跨度中点受载时的挠曲线(测量数据点不少于7个)。
实验设备:1、简支梁及支座；2、百分表和磁性表座；3、砝码、砝码盘和挂钩;4、游标卡尺和钢卷尺。
三、试件及实验装置：中碳钢矩形截面梁, 360MPa, E=210GPa=图二实验装置图四、实验原理和方法：1简支梁在跨度中点承受集中载荷P时，跨度中点处的挠度最大;2、梁小变形时，简支梁某点处的转角tg（）a3、验证位移互等定理：图三位移互等定理示意图对于线弹性体，F i在F2引起的位移12上所作之功，等于F2在F i引起的位移21上所作之功，即：F i 12 F2 21 （1）若F1=F2，则有:12 21 （2）上式说明：当F1与F2数值相等时，F2在点1沿F1方向引起的位移12,等于F1在点2沿F2方向引起的位移21。
此定理称为位移互等定理。
为了尽可能减小实验误差，本实验采用重复加载法，要求重复加载次数n 4 取初载荷P o=（Q+1）Kgf（Q为砝码盘和砝码钩的总重量），P=1.5Kgf，为了防止加力点位置变动，在重复加载过程中，最好始终有0.5Kgf 的砝码保留在砝码盘上六、试验结果处理1、取几组实验数据中最好的一组进行处理；2、计算最大挠度和支点处转角的实验值与理论值之间的误差；3、验证位移互等定理；4、在坐标纸上，在x — f 坐标系下描出实验点，然后拟合成光滑曲线七、思考题：1、若需测简支梁跨度中任意截面处的转角，其实验装置如何？2、验证位移互等定理时，是否可在梁上任选两点进行测量？3、在测定梁挠曲线时，如果要求百分表不能移动，能否测出挠度曲线？怎样测？4、可否利用该实验装置测材料的弹性模量?max1 max 2mg 丨仁(3)(2)悬臂梁实验一. 实验目的：利用贴有应变片的悬臂梁装置，确定金属块的质量。
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STR4横梁和悬臂梁的挠曲
研究在不同载荷和固定条件下梁的挠曲。
适用于机械工程、土木工程和结构工程专业学生的高质量结构教学模块；
可进行安全的横梁和悬臂梁的挠曲实验；
可验证的实验结果；
可选的TecQuipment结构软件包，用以进行虚拟实验。这些实验能模拟并验
证硬件实验结果，还可进行实验扩展；
可选择带有TecQuipment结构软件包的STR2000装置，实现自动数据采集和
虚拟实验；
TecQuipment先进、灵活、性价比较高的结构教学系统中众多可互换的实验
模块之一；
理想的课堂演示设备，学生可配对实验，也可进行小组实验。
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STR4横梁和悬臂梁的挠曲
产品描述
该实验的硬件包括安装到结构测试框
架（STR1，可单独提供）的一个面板。用
刚卡和刃形支架将试件梁固定到面板上。
学生使用带有砝码的挂钩对设定的位置施
加载荷。数字挠度计安装在梁规上，可沿
梁的方向移动，显示器显示梁的挠度。面
板上的刻度显示挠度计、载荷和支点位置。
讲课指南里有设备的详细信息，包括
样品实验结果。学生指南描述了如何使用
设备并给出实验程序。
对于“虚拟”实验，TecQuipment提
供可选的结构软件（STRS），用在适合的电
脑上。虚拟实验可模拟用硬件执行的测试，
也可以进行实验扩展。比如：更高的载荷，
均布载荷或不同的测试件。这些都能扩展
学生的学习经验。
TecQuipment提供可选自动数据采集
模块（STR2000），用于自动采集实验数据。
与STR2000配套提供的是TecQuipment的
结构软件。该结构软件显示并记录实验结
果，并提供虚拟实验。
标准特点
提供讲课指南和学生指南
2年质保
按照最新欧盟标准生产
实验
测试：
梁的挠度
弯曲公式
梁端旋转
各种材料的弹性模量（杨氏模量）
典型的端部固定方式：
悬臂梁
加撑悬臂梁
端部固定梁
简支梁
基本元件
结构测试架（STR1）
推荐配件
用于自动数据采集和虚拟实验的自动
数据采集模块（STR2000）
操作条件
操作环境：
实验室环境
储存温度范围：
-25℃到+55℃（包装运输）
操作温度范围：
+5℃到+40℃
操作的相对湿度范围：
80%（低于31ºC）
至50%（40ºC），呈线性递减
规格
净尺寸和净重:
880x180x120mm,5.5kg
包装尺寸和重量:
约0.060m3,7kg
载荷:
10个砝码钩，150x10g砝码
测试梁:
1x铝制
1x钢制
1x黄铜制
挠度测量：
数字挠度计
附件：
直尺和游标卡尺