文档介绍：角钢、槽钢、方钢弯曲时正应力的比较
石里男杜宜纲
(机电学院 010113)
指导教师: 张亦良

摘要:本文通过材料力学理论计算和电测试验两种方法。研究了号角钢,开口薄壁槽
钢,及闭口件方钢在正弯曲时的正应力情况。分析和比较了三种试件在几乎相同载荷的条件
下,正应力的差异。从而做出比较,说明各种试件在工程实际应用中的一些合理性。通过对
实验误差的分析,还对实验室的设备及试件,提出了一些改进的建议。
关键词:角钢;槽钢;方钢;电测法;正应力分布
1 引言
角钢、槽钢是工程中应用最为广泛的两种型钢。在大型钢结构中,用途更加广泛。
角钢与槽钢均为开口薄壁截面杆件,不适应受扭转作用。若加载点位置不在弯心处时,
试件除受弯曲作用外,还将承受扭转。不论从受力分析角度还是从强度观点出发,这都
是不利的。
以前的试验只是针对某一试件进行详细的讨论,分析其在不同载荷状况下的应力应
变情况。这次我们将三种试件结合在一起进行分析与比较,通过多组实验数据讨论了两
类试件(开口件和闭口件)在平面弯曲时正应力的分布情况,比较了三种型钢受弯时的
特征,进而使我们对几种型钢在工程上的实际应用有了比较深刻的认识。实验中采用了
先进的自动数据采集软件,为顺利进行实验提供了保障。
2 角钢,槽钢及闭口件的理论分析模型
角钢的理论模型
角钢加载示意图见图 1。P 力作用在角钢的弯心 A 点,这样就保证了平面弯曲。
槽钢的理论模型
槽钢加载示意图见图 2。当 P 力作用在弯心时,截面只弯不扭。
闭口件的理论模型
闭口件方钢加载示意图见图 3,P 力作用在其弯心也就是上表面宽度中点。

-38 -
P
P
P

图 1 角钢加载示意图图 2 槽钢加载示意图图 3 方钢加载示意图
M ∗ y
弯曲正应力所用的计算公式:σ= ,由于本实验采取了平面弯曲,因此理
I z
M ∗ y
论计算时我们可以用公式σ= ,而实验数据所测得的应变值可代入公式
I z
σ= E ⋅ε,同样算出σ的值,从而可以进行理论与实验的比较。
3 具体实验方案及实验数据处理
实验装置、仪器及材料
(1)角钢,槽钢,闭口件:材料为 Q235 钢,弹性模量σ≈ 200GPa
(2)电子万能试验机
(3)DH3818 静态应变测试仪
(4)计算机自动采数实验系统
试件的布片及加载方案
角钢
图 5 为角钢梁加载示意图,其中 A 点为布片位置,其距固定端 51mm,P 为载荷。
图 6 为角钢梁两侧面(A 面、B 面)的布片图示。其中上图为 A 面在 M 处所贴的 5 个等距
应变片;下图为 B 面在 M 处所贴的一个应变花。

51 P P
B 面
A 面

M

图角钢梁加载示意图
图 4 角钢试件图示 5

-39 -
A

B 面

图 6 角钢梁贴片示意图
槽钢
图 8 为槽钢梁加载示意图,其中 M 点为布片位置,其距固定端 17mm,P 为载荷。
图 9 为槽钢梁上、下两表面及侧面的布片示意图。其中上、下表面各贴了一个应变片;
于槽钢侧面中线处贴了一个应变花,在上、下边缘各贴了一个应变片。
P
17 P

M

图 7 槽钢梁试件图示图 8 槽钢梁加载示意图

下表面

侧面

上表面

图 9 槽钢梁贴片示意图

实验结果
角钢实验数据及图示
表 1 及续表分别为应变片 1 至 8 的实验数据。图 10 为根据上述数据所做的载荷-应
变图。
-40 -
表 1 角钢梁实验数据
内容 4 5 6
负荷(KN) 应变(με) 差值(με) 应变(με) 差值(με) 应变(με) 差值(με)
-
-
-
-
-
-
- 5