靜不定樑實驗 一、實驗目的

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靜不定樑實驗

一、實驗目的

利用靜不定和連續的樑設備可以從事許多 材料力學課本所討論到的靜不定樑問題。

學生能使用設備證實靜態平衡，樑的特 性，與樑的特性、長度和撓曲間的關係。

進一步可以地探討更加複雜的靜態不確定 的樑問題，包括有一滾動支座的懸臂樑、

固定樑和連續樑。

二、實驗設備

靜不定樑實驗設備(STR13) 1. 刻有尺寸單位的靠背板 2. 可撓曲的樑

3. 具刀刃式支座的支架 4. 可夾緊式支座的支架 5. 小砝碼

6. 游標卡尺 7. 個人電腦

壓力計 安全閥

壓力計管路

文氏管主體

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三、實驗原理

靜不定問題無法僅由靜平衡方程式作分析，而必須配合系統 的變形條件才能求解。在解題方法上又可分為兩類，即「力 法(force method)」與「位移法(displacement method)」(或 簡稱「位法」)。

所謂「力法」係將系統中的各物理量(例如變形量、位移量或 應變能等)表為某些未知力的函數，再配合系統中的幾何限制 條件來求出未知力。

所謂的「位移法」係將系統中的各物理量(例如變形量、內力 或應變能等)表為廣義座標(通常為某些位置之位移)的函數，

再配合靜平衡方程式來解出廣義座標值。

利用相同的分析方法可求得一懸臂樑兩端為固定支座之反力和彎曲計算公式:

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四、實驗步驟

設備設定 ：

連續和不定的樑試驗安裝於測試框架。 圖2顯示連續和不定 樑在框架試驗以荷重元彎曲樑，並以力量顯示器測量所施 加的力量。在安裝和使用設備之前，須要注意：

• 視覺上檢查所有元件，包括電子引線，是否有損傷或磨 損。

• 檢查電子連接是正確和安全的。

• 檢查所有組件是安全的，聯接處是否十分地緊固。

• 安全地安置測試框架。 確定放置在一堅實，水平面，是平 穩且容易進出空間。

• 不要應用過量負載於設備的任何零件

1. 將一組裝完成的測試框架(如果需要參見測試框架的各別指令)置於工 作檯。 確定測試框架的視窗是可以容易進出。

2. 在框架的旁邊支架(在內在軌道)各有二枚定位的螺栓。在框架後面的 凹槽內移動他們(參見STR1指令表格)然後滑動全部四枚螺栓到在圖二 顯示的位置上。

3. 滑動全部二枚螺栓固定其中之一的荷重元位置。

4. 以提供的長螺絲協助提起刻有尺寸單位的靠背板到正確位置，其兩端 在框架作水平調整。將剛性而有可下降的刀刃的支架使用位於前面的 二個螺絲固定在圖示的位置。保證支架的刀刃在它的最高的位置。

5. 放鬆在刻有尺寸單位的靠背板的力矩臂制動螺絲，使力矩夾盤因此可 轉動。 使用M6螺絲將薄且具可撓曲的樑固定。允許樑的令一端能置 於刀刃的支架上。

6. 微調刻有尺寸單位的靠背板的位置使得樑處於水平狀態。如此將可確 保靠背板和支架在正確相對位置。本實驗會有增加或去除支架的操作 時，必須更進一步的設定指示。

懸臂樑兩端為固定支座之反力和彎曲實驗

在這個實驗我們將使用設備懸臂樑如前圖所示：

需要以下步驟執行這個實驗：

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、

在測試框架上移動刀刃的支架到400 mm位置。

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、

安全地固定前面的二個螺絲。

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、

鬆開螺絲將位於支架上端的夾板金屬片移去。

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、

鬆開力矩臂鎖定螺絲釘允許懸臂樑充分地接觸荷重元。 均勻地夾緊在荷重元的 二個螺絲和夾緊的板材。 鎖緊力矩夾盤螺絲和最後鎖緊力矩臂的螺絲釘。

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、

力矩臂上輸入1和荷重元上輸入2與數字式力量顯示器連接。 依序將在數字式力 量顯示器的讀數歸零。

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、

設備現在被設定作為一個固定梁。 設置左手末端測量力矩，並且設置右手末端 測量支座反力。將500 g砝碼掉掛於梁從左手末端算起40 mm位置。

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、

記錄左邊固定支座力矩的讀書及右邊支座反作用力。 記錄價值在表格並且重複 在橫跨梁的間距的40 mm增加。

五、實驗結果

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