1.一种力学实验装置,所述的实验装置包括底座(1),立柱(2),横梁(3),立柱(2)底部一端与底座(1)连接,立柱(2)另一端与横梁(3)连接,横梁(3)两端部分别设置用于放置砝码(28)的砝码支撑杆盘(4),横梁(3)位于立柱(2)两侧的部分分别粘贴应变片(29),每个应变片(29)分别与静态电阻应变仪(5)连接;
其特征在于:所述的立柱(2)位于底部的一端垂直连接在底座(1)上,横梁(3)中间部位与立柱(2)中间部位连接,横梁(3)与立柱(2)之间呈T字形结构,立柱(2)的立柱上端部(6)与横梁左端部(7)和横梁右端部(8)之间分别设置左拉杆(9)和右拉杆(10);
所述的横梁左端部(7)和横梁右端部(8)上各设置安装一个连接耳(11),立柱上端部(6)设置左卡孔(12)和右卡孔(13),左拉杆(9)和右拉杆(10)两端头分别设置限位杆(27),左拉杆(9)的两个限位杆(27)设置为能分别卡在横梁左端部(7)上的连接耳(11)和左卡孔(12)上的结构,右拉杆(10)的两个限位杆(27)设置为能分别卡在横梁右端部(8)上的连接耳(11)和右卡孔(13)上的结构,左拉杆(9)和右拉杆(10)上分别粘贴应变片,横梁左端部(7)和横梁右端部(8)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(5)连接构成测量电桥。
2.根据权利要求1所述的力学实验装置,其特征在于:所述的立柱(2)两侧分别设置左卡槽(14)和右卡槽(15),横梁(3)包括左横梁组件(16)和右横梁组件(17),左横梁组件(16)与立柱(2)连接的一端设置左卡紧板(18),右横梁组件(17)与立柱(2)连接的一端设置右卡紧板(19),左卡紧板(18)和右卡紧板(19)分别卡装在左卡槽(14)和右卡槽(15)内,左卡槽(14)和右卡槽(15)两侧分别设置定位螺栓(20),定位螺栓(20)设置为分别将左横梁组件(16)和右横梁组件(17)卡紧在左卡槽(14)和右卡槽(15)内的结构。
3.根据权利要求2所述的力学实验装置,其特征在于:所述的左拉杆(9)包括左杆件Ⅰ(21)和左杆件Ⅱ(22),左杆件Ⅰ(21)和左杆件Ⅱ(22)之间通过调节螺杆Ⅰ(23)连接,右拉杆(10)包括右杆件Ⅰ(24)和右杆件Ⅱ(25),右杆件Ⅰ(24)和右杆件Ⅱ(25)之间通过调节螺杆Ⅱ(26)连接,所述的底座(1)设置为十字形结构。
4.根据权利要求3所述的力学实验装置进行静定结构实验的方法,其特征在于:所述的进行静定结构实验的步骤是:
将横梁(3)与立柱(2)连接成T字形结构,将横梁左端部(7)和横梁右端部(8)的应变片接入静态电阻应变仪(5)构成测量电桥,分2组同时实验,采用单臂半桥接法,即分别将横梁左端部(7)和横梁右端部(8)上的应变片作为工作片,再选择不受载的应变片作为温度补偿片,在横梁左端部(7)的砝码支撑杆盘(4)加载砝码,采用等量逐级加载法,测量横梁左端部(7)和横梁右端部(8)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(7)和横梁右端部(8)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。
5.根据权利要求3所述的力学实验装置进行静定结构实验的方法,其特征在于:所述的进行静定结构实验的步骤是:
1)将横梁(3)与立柱(2)连接成T字形结构,只安装位于横梁(1)中心线上的1个定位螺栓,构成铰链连接,再安装左拉杆(9)和右拉杆(10),构成静定三角架式结构,其中横梁(3)受压缩与弯曲组合变形,左拉杆(9)和右拉杆(10)受拉伸变形,分别将横梁左端部(7)、横梁右端部(8)、左拉杆(9)和右拉杆(10)的应变片接入静态电阻应变仪(5)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(9)、右拉杆(10)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相比较,计算相对误差,同时测量横梁左端部(7)和横梁右端部(8)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;
2)在保持加载负荷不变的前提下,更换不同类型和尺寸的左拉杆(9)和右拉杆(10),观察左拉杆(9)和右拉杆(10)的轴力和左拉杆(9)和右拉杆(10)上的应变片的应变值有无变化;观察横梁左端部(7)和横梁右端部(8)的应变片处应变有无变化,若无变化,说明静定结构的内力与杆件材料和截面尺寸无关;
3)在保持加载负荷不变的前提下,调节左拉杆(9)和右拉杆(10)的长度,观测横梁左端部(7)、横梁右端部(8)、左拉杆(9)和右拉杆(10)上的应变片的应变值有无变化;若无变化,说明静定结构内力与左拉杆(9)和右拉杆(10)制造误差无关;
4)将左拉杆(9)和右拉杆(10)用桁架结构替代,重复上述步骤1)~2),就是桁架结构的力学实验。
6.根据权利要求3所述的力学实验装置进行超静定结构实验的方法,其特征在于:所述的进行超静定结构实验的步骤是:
1)将横梁(3)与立柱(2)连接成T字形结构,安装左拉杆(9)和右拉杆(10),构成超静定三角架式结构;分别将横梁(3)位于立柱(2)两侧部位的应变片、左拉杆(9)和右拉杆(10)的应变片接入静态电阻应变仪(5)组成测量电桥;
2)采用单臂半桥接法和等量逐级加载法,测量左拉杆(9)和右拉杆(10)处的应变片的应变值,与结构力学中求解超静定结构的方法得到的计算结果相比较,计算相对误差;
3)保持加载负荷不变,转动左拉杆(9)和右拉杆(10)上的调节手柄,伸长或缩短左拉杆(9)和右拉杆(10)长度,模拟左拉杆(9)和右拉杆(10)上制造误差,观察横梁左端部(7)、横梁右端部(8)处应变片的应变值有无变化,若有变化,说明超静定结构的内力与横梁(3)的制造误差密切相关;
4)在保持加载负荷不变的前提下,更换不同类型和尺寸的斜拉杆,观察横梁左端部(7)和横梁右端部(8)处应变片的应变值有无变化,若有变化,说明静定结构的内力与横梁(3)材料和截面尺寸有关。