[摘 要] .................................................................... 1 前言 ........................................................................ 3 第一章 绪论 ................................................................. 4
1.1研究意义 ............................................................. 4 1.2组合梁问题的研究现状 ................................................. 4 1.3研究内容及研究方法 ................................................... 5 ........................................................................ 5 第二章 弯曲理论及实验方法简介 .............................................. 6
2.1 弯曲应力 ............................................................ 6 2.2 应变片电测法 ....................................................... 11 2.3 有限元法及有限元软件简介 ........................................... 18 第三章 叠合简支梁的纯弯曲应力分布 ......................................... 22
3.1分析模型 ............................................................ 22 3.2 两种叠合梁应力公式的推导 ........................................... 22 第四章 叠合梁的弯曲应力测试 ............................................... 25
4.1实验原理 ............................................................ 25 4.2实验步骤 ............................................................ 26 4.3实验结果处理方法 .................................................... 26 4.4无销钉约束的叠合梁 .................................................. 26 4.5有销钉约束的叠合梁 .................................................. 27 第五章 叠合梁弯曲应力的数值模拟 ........................................... 29
5.1无销钉约束叠合简支梁 ................................................ 29 5.2有销钉约束叠合简支梁 ................................................ 33 第六章 结论及展望 .......................................................... 39
6.1本文结论 ............................................................ 39 6.2 工作展望 ........................................................... 39 后记 ....................................................................... 40 参考文献 ................................................................... 41
徐州师范大学本科生毕业设计 组合梁弯曲应变片粘贴及应力的测试和数值模拟
组合梁弯曲应变片粘帖及应力测试(题目和页眉一致)
[摘 要]：本文运用材料力学的相关知识，推导出两种类型叠合简支梁(一：无销钉约束；二：有销钉约束)在受对称集中力作用时的应力计算公式，研究结果表明：无销钉约束的叠合梁弯曲时，应力分布与单梁基本相似，上、下层中横截面上的弯曲应力沿高度分别按直线分布，在距各自的中性轴最远处的弯曲应力最大，各自的中性轴上的弯曲应力为0（零）；有销钉约束的叠合梁弯曲时，应力分布与将两梁整合为一根梁的应力分布相似，在距各自的中性轴最远处的弯曲应力最大，中性轴与叠合面基本重合，即距叠合面最近的地方应力最小。
为了检验所得公式的正确性，本文采用应变片电测法试验，分析比较实验结果和理论结果，二者基本吻合验证了理论公式的正确性。实验的另一个重要部分就是应变片的粘贴，本文介绍了应变片的相关知识及应变片的粘贴技术。
此外，本文还运用了有限元分析软件ANSYS10.0对两种形式的叠合简支梁进行了数值分析，进一步验证了所得理论公式的正确性。
[关键词]：叠合梁；弯曲；实验；应力；应变片粘贴；有限元
1
徐州师范大学本科生毕业设计 组合梁弯曲应变片粘贴及应力的测试和数值模拟
Composite bending strain stick and stress testing
[Abstract]：Using the mechanics of materials， this paper deduces the related knowledge of two different types of composite beam under symmetrical stress concentration of the formula for calculating the masterpiece serrasalmus and research results show that: the composite beam bending pin constraints, stress distribution and single basic similar， and lower in cross-section bending stress along the height of the linear distribution，from their respective neutral axis in the maximum bending stress, and their respective neutral shaft bending stress is 0.The composite beams is bent pin constraints, stress distribution and will be integrated into one of two beams, the stress distribution in the respective similar neutral axis of the most distant maximum bending stress, neutral axis and composite surface, which is the basic of local stress of composite surface recently.
In order to test the correctness of the formula, this paper obtained by strain test method, analysis and comparison test results and the theoretical results, two basic agreement, the correctness of the theoretical formula. The experiment is another important parts of the strain gauge stickup, this article introduces the related knowledge and the strain of the strain gauge stickup technology.
In addition, this paper also using the finite element analysis software ANSYS10.0 of two types of composite beam on the numerical analysis, further verifies the validity of the theoretical formula income.
[Keywords]：Composite beam; Bending; Experimental; Stress; Strain paste; Finite element
analysis
2
徐州师范大学本科生毕业设计 组合梁弯曲应变片粘贴及应力的测试和数值模拟
前言（此部分内容放入绪论研究意义中）
在工程实际中，梁是一种常见的构件，有时为了加固梁，采用上下叠合的方式，从而形成叠合梁异或称为组合梁或者复合梁，准确的说，由两种或两种以上的材料所构成的梁，
【1】
称为组合梁（复合梁）。梁的叠合方式不同对梁的应力和抗裂性有很大的影响，因此叠合方式的恰当选择显得尤为重要，使梁在强度、刚度、耐腐蚀性等方面具有优势，并具有良好的经济性，因此叠合梁广泛应用于各个领域，许多构件都做成叠合梁的形式以便增强构件的受力性能，比如汽车使用的叠板弹簧、上海南浦大桥与杨浦大桥的主桥部分用的钢梁与混凝土桥面相结合的叠合梁【2】等等。本课题主要是利用材料力学知识分两种叠合情况对组合梁的理论计算公式的推导、应变片的粘贴、应力的测试、用Ansys进行数值模拟的等几个方面进行研究和探讨。
首先，对于组合梁的理论计算公式的推导在文献【3-5】中已给出相关的理论推导，而本课题主要是参考文献中给出的计算方法，自己推导出理论计算公式，从而更好的理解和掌握组合梁的相关计算。
其次是实验部分，采用应变片电测法，这一方法广泛的应用于工程中测量构件的应变。此外，该实验可以增加学生对组合梁组合材料力学性能的感性认识，能够更好的所学的理论知识与工程实践想结合，提高学生的分析工程问题、解决工程问题的能力。在应变片电测实验中，应变片的粘贴工艺是非常重要的一个环节。在文献【6】中详细的介绍了应变片的粘贴工艺，应变片粘贴得好坏，直接影响到构件表面的应变能否正确、可靠的传递到敏感栅，进而影响产生误差影响实验结果。掌握应变片粘贴工艺对于以后的工作、研究有很重要的意义。
最后，用Ansys软件进行数值模拟，比对结果，改进方法，减小误差。在工程实际中，Ansys软件应用的非常广泛，掌握这一软件对解决一些实际工程问题有很大的帮助。
总之，本课题对提高学生的理论知识与工程实践相结合的能力以及分析、解决工程问题的能力、动手能力有很大的帮助和重要意义。
3
徐州师范大学本科生毕业设计 组合梁弯曲应变片粘贴及应力的测试和数值模拟
第一章 绪论（此章重新组织）
1.1材料力学及其发展概述
材料力学作为一门科学，一般认为是在17世纪开始建立的。此后，随着生产的发展，各国科学家对与构件有关的力学问题进行了广泛深入的研究，使材料力学这门学科得到了长足的法杖。长期以来，材料力学的概念、理论和方法已广泛应用于土木、水利、船
【7】
舶与海洋工程、机械、化工、冶金、航空与航天等工程领域。其研究内容分属于两个学科。第一个是固体力学，它研究可变形固体在外力作用下的应力、变形和能量。固体力学的内容又分为两个方面，一是求取材料的力学响应的方法，即应力分析技术；二是性能评价(强度评价)的方法。但是材料力学所研究的对象仅限于杆、轴、梁等物体，其几何特征是纵向尺寸远大于横向尺寸，这类物体统称为杆件或一维结构。第二个学科是材料科学中研究材料的力学行为的学科，他研究材料在外部作用（外力、温度变化等）下所表现出的力学性能和实效行为。但是材料力学所研究的仅限于材料的宏观力学行为，不涉及材料的微观机理。以上两方面的结合时材料力学成为工程设计的重要组成部分，即有它可涉及出
【1】
杆状构件或零件的合理形状和尺寸，以保证构件在外载作用下能够正常工作。在工程结构或机械中，为保证其正常工作，构件应有足够的能力负担起应当承受的载荷。因此应当满足一下要求：
（1）强度要求 在规定载荷作用下的构件不应破坏。
（2）刚度要求 在载荷作用下，构件即使有足够的强度，但若变形过大，仍不能正常工作。
（3）稳定性要求 构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。
材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。此外，材料的力学性能要由试验来测定，所得结论也要由试验来验证，还有一些尚无理论结果的问题，须借助试验方法来解决。所以，试验分析
【8】
和理论研究同时材料力学解决问题的方法。简言之，材料力学的任务就是从理论和实验两方面，研究构件的内力、应力和变形，在此基础上进行强度、刚度和稳定性计算，以方
【7】
便合理地选择构件的尺寸和材料。用材料力学知识研究变形固体时常要以下列假设为基本前提：
1.连续性假设 假设物体内部充满了物质，没有任何空隙。 2.均匀性假设 假设物体内各处的力学性质是完全相同的。
【8】
3.各向同性假设 假设材料在各个方向的力学性质均相同。 1.2叠合梁问题的研究现状
叠合梁是指将一根梁自然叠放在另一根梁上相互之间不粘合而形成的组合结构，上部的梁受到外部载荷的作用而产生变形，从而将一部分力传递到下部的梁上。对于单根矩形截面梁，它的应力分布沿截面高度呈线性规律分布【9】。而实际工程中的梁有时是由两根以上的梁组合而成，以叠合梁的形式存在，如：吊车轨道梁、采取叠层施工的高层建筑中的转换梁、水利水电工程中的叠梁闸门、供电和供水等工程的管道桥梁等【10-13】。正因如此，众多研究者对叠合梁进行了研究，获得了一些成果。
揭敏【14】根据平面截面假定对叠合梁进行了分析，得出了弯矩的计算公式。高金良和吴悠峰【15】对由两种材料组合而成的梁的弯曲正应力计算方法进行了研究,发现由于连接件剪切面上存在较大的剪力,使上、下层同时受弯矩和轴力的共同作用；提出了完全刚性连接和自由叠合两种极端情况下的弯曲正应力的计算方法，得出：自由叠合梁横截面上的弯曲正应力在上、下层中沿各自截面高度呈线性变化,且上、下层绕各自横截面的中性轴转动；与整梁相比,叠合梁的强度和刚度都有所减弱,但具有较好的弹性变形能力,工程中较适宜作弹性消能构件。赵至善、张文荣和周雪峰【12】通过实验观察与分析，得出上、下两层在弯曲过程中的变形始终同步，变形前后紧密叠合，相互间无摩擦移动，弯曲时每层有
4