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泉源:UC欧博娱乐网2016-01-18 20:32

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0 弁言 资料力学是工科院校中一门紧张的技能根底课,也是一门实际与实行相联合的课程。该课程对进步先生理论才能与创新才能具有极端紧张的作用。资料力学实行局部在整个资料力

  0 弁言

  "资料力学"是工科院校中一门紧张的技能根底课,也是一门实际与实行相联合的课程。该课程对进步先生理论才能与创新才能具有极端紧张的作用。资料力学实行局部在整个资料力学中具有紧张位置,资料力学实行与资料力学实际讲授互为支持,互为验证,经过实行可以增强对资料力学实际知识的了解。

  弯曲变形是工程中构件的根本变形之一,如构造中的梁和板都是典范的受弯构件。梁的弯曲正应力盘算公式是停止梁的强度盘算的次要根据,该公式是树立在平截面假定的根底上,因而对该公式停止验证具有紧张意义。现在,大局部高校都是经过开设弯曲实行课程,让先生经过实行数据验证弯曲正应力盘算公式的准确性。这种办法无效,但却不克不及让先生直观的察看到梁截面上应力的散布状况。

  为了进步先生的学习兴味,同时加强先生的剖析才能和创新才能,丰厚讲授内容和实行形式,本文在实行的根底上引入大型无限元剖析软件 ANSYS,应用 ANSYS 软件绘制试件的变形图、应变图和应力求,并将 ANSYS 盘算后果和实行后果、实际盘算后果相比拟,证明实际盘算公式的准确性和使用范畴。

  1 弯曲实行

  梁的弯曲实行表示图如图 1 所示,截面接纳矩形截面,资料为低碳钢。

  如图 1 所示矩形截面简支梁,截面巨细为 12mm×24mm,梁的跨度为 820mm.辨别在距梁端为 310mm 地位处施加会合力,荷载品级为 3 级,每级之间相差 60N.弹性模量 E=195GPa,屈从极限 σs=360MPa.依据外荷载在梁上发生的内力,梁被分为纯弯段(CD 段)和弯剪段(AC、BD段)。依据课本,梁的弯曲正应力盘算公式树立在纯弯曲的条件下,因而,实行也次要丈量纯弯段的应变和位移。在梁CD 段的正面上,沿与轴线平行的差别高度的线段上粘贴有五个应变片作为任务片,别的在梁的右支座以外粘贴有一个应变片作为温度赔偿片。辨别位于中性层上、梁的上外表、梁的下外表,且应变片之间等距,取梁上外表地位为0,应变片地位辨别在 0、6、12、18、24 高度处。将五个任务片和温度赔偿片的引线以 1/4 桥方式辨别接入 DH3818静态应变测试仪面板上的五个通道中,构成五个电桥。经过测试矩形截面梁在纯弯曲作用下横截面的正应力散布纪律和转角、挠度,验证剖析实际盘算公式。当梁在载荷作用下发作弯曲变形时,任务片的电阻值将随着梁的变形而发作变革,经过 DH3818 静态应变测试仪可以辨别丈量出各对应地位的应变值。

  该实行可接纳增量法加载。每添加等量载荷 F=60N,测定各点在 0、60、120、180N 作用下的相应应变。取应变增量的均匀值 Δε,顺次求出各点的应力增量均匀值。依据胡克定律有 Δδi 实=0.195Δε,并将其与实际公式失掉的应力增量 Δδi 理=ΔMy/Iz相比拟,来验证弯曲正应力公式的准确性,此中 ΔM=ΔPa/2.

  2 ANSYS 剖析

  应用 ANSYS 软件,接纳 BEAM189 单位树立梁的模子如图 2 所示,图 3、图 4 和图 5 是梁的变形图、应变图和应力求。图 6 和图 7 是经过第四强度实际失掉的等效应变图和等效应力求。从等效应力求中可以清晰地看出:纯弯段梁截面上的正应力接近中性层处趋近于 0,离中性层越远,数值越大,这证明了弯曲正应力与中性轴的间隔成反比的散布纪律。

  别的,从应变图中可以直寓目出,梁弯曲变形后纯弯段横截面依然坚持为一个立体,没有翘曲,这也阐明了梁的纯弯段变形契合平截面假定。弯剪段横截面上除了有正应力外另有切应力,以是会惹起纵截面的挤压,而且惹起横截面翘曲。但当构件跨长与截面高度之比大于 5 时,可以疏忽切应力的影响,以是图中弯剪段截面的翘曲不分明。弯曲正应力公式仍依照纯弯曲正应力盘算公式盘算。

  以下是将 Δδi 实、Δδi 理、ANSYS 盘算后果比照,如表 1所示。

  

  从表 1 可以看出,三种剖析后果数值相近,阐明实行剖析、无限元剖析和实际盘算三者相一致,充沛证明白实际公式的准确性。

  3 结论

  本文经过在传统的梁弯曲实行的讲授中引入ANSYS 剖析,使得剖析后果大大添加可视性。先生可以经过应力求和应变图直观的看出其散布纪律,添加了讲授中的风趣性。从而进步先生的学习兴味,加强先生的剖析题目的才能。

  经过将实行后果、实际盘算后果和 ANSYS 剖析后果比照,三者一致。充沛证明白实际盘算公式的准确性和适用性。该公式树立在构件纯弯曲变形下,且契合平截面假定。关于普通状况下的弯曲,即横力弯曲,固然截面上的切应力对弯曲发生影响,但当构件的长度比截面高度大于 5时,可以疏忽切应力的影响,弯曲正应力盘算公式仍接纳。

  参考文献:
  [1]孙训方。资料力学(1)[M].四版。初等教诲出书社,2008.
  [2]刘小妹,潘颖,等。ANSYS 在弯曲实行讲授中的辅佐作用[J].迷信期间,2012(19)。
  [3]浦广益,宋广雷。资料力学实行讲授与无限元办法的无机联合[J].人力资源办理,2010(1)。

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