彎扭組合梁主應(yīng)力大小及方向的測定

1、彎扭組合梁主應(yīng)力大小及方向的測定1 實驗?zāi)康摹⒂秒姕y方法測定彎扭組合變形梁主應(yīng)力大小及方向。、掌握主應(yīng)力大小及方向的理論和實測計算公式，并進行比較計算其誤差值。、掌握電阻應(yīng)變花的應(yīng)用。2 儀器和設(shè)備、50KN微機控制電子萬能試驗機。、TS3861靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。、游標卡尺。3 實驗原理及裝置圖 81 彎扭組合梁示意圖 圖 82 -截面彎扭組合梁為一空心薄壁園軸，材料為45號鋼，其彈性常數(shù)為：E=210GPa，=0.28，橫截面尺寸，外經(jīng)D=30mm，內(nèi)徑d=26mm。其一端固定，另一端裝一固定加力臂端，軸與力臂端的軸線相互垂直，并且在同一水平面內(nèi)。離懸臂端加載點的垂直距離135mm處I-I截面

2、為被測位置，如圖1。在此處園軸表面的前后、上下（圖8-2）所示的A、C、B、D四個被測位置上，每處粘貼一枚三軸直角應(yīng)變花，如圖8-3所示。共計12片應(yīng)變片，供不同的測試目的選用。 當加力臂端作用載荷P后，園軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)與變形的組合變形，薄壁園軸橫截面上便有內(nèi)力素：彎矩、扭矩和剪力。在I-I截面的A、C、B、D被測四點上，其單元體上應(yīng)力狀態(tài)如圖8-4所示。一實驗測定主應(yīng)力大小及方向彎扭組合變形構(gòu)件表面上一點處于平面應(yīng)力狀態(tài)，由應(yīng)力-應(yīng)變廣義胡克定律可知，為了確定一點處的主應(yīng)力，可在該點處粘貼一直角應(yīng)變花，該直角應(yīng)變花由三個應(yīng)變片組成，既由+45o方向的應(yīng)變片、Oo方向的應(yīng)變片和-45o方向的應(yīng)變片

3、組成。只要用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀將這三個方向上的線應(yīng)變測出，代入公式既可計算出主應(yīng)變的大小和方向。為了兼測其它實驗值，本實驗采用直角應(yīng)變花，并使中間的應(yīng)變片方向與園軸母線一致，另外兩片分別與母線成±45o角，在A、B、C、D四個測點分別粘貼四枚應(yīng)變花。根據(jù)被測點三個方向應(yīng)變值45°、0°、-45° ，計算主應(yīng)力大小和方向公式分別為： (81)Tan20= (82)式中。為主應(yīng)力方向與應(yīng)變片（-45o）方向的夾角。從公式看出，在已知材料E、而不必已知載荷及橫截面尺寸的情況下，用實驗手段方法就可測得構(gòu)件表面主應(yīng)力大小及方向。 83 -截面布片展開圖 圖84 -截面

4、單元體應(yīng)力狀態(tài)圖二. 理論計算主應(yīng)力大小及方向?qū)嶒炛蹬c理論值比較，首先計算出被測截面I-I的內(nèi)力分量及測點的應(yīng)力分量：彎曲正應(yīng)力理論值： （ 83） 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力理論值： （84）最大彎曲剪應(yīng)力理論值（A、C兩處）：（85） 則I-I截面各測點主應(yīng)力大小及方向的理論值為：（86） tg2= (87)上式中：M、Mn、Q分別是根據(jù)載荷計算的I-I截面的彎矩、扭矩和剪力；Wz、Wp、A分別是橫截面抗彎截面模量、抗扭截面模量和橫截面面積。Wz= Wp=根據(jù)上述（8-3）至（8-7）五個公式，可分別計算出A、B、C、D四個測點的主應(yīng)力大小和方向的夾角的理論值，然后與實驗值進行比較。4 實驗步驟.測量組合

5、梁相關(guān)尺寸測量薄壁園軸的內(nèi)外直徑、測量l（測點到橫加載臂中線的垂直距離），測量L（加載點至園軸中心線的垂直距離），見圖81。.加載方案根據(jù)材料的許用應(yīng)力，加載最大載荷為500N，采用等量加載法，既每次加100N，加5次。.試驗機準備用50KN微機控制電子萬能試驗機控制加載。雙擊桌面上WinWdw-PCI圖標，進入實驗操作系統(tǒng)，點擊試驗操作，點擊自動程序，在控制程序窗口選擇彎扭組合主應(yīng)力程序，點擊新建試樣。.儀器準備選擇好靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的通道，將測點應(yīng)變片的連接導(dǎo)線按單臂半橋測量橋路分別接到應(yīng)變儀通道A、B點，溫度補償片連接B、C點。A點的-45o片接1通道、0º片接2通道、+45o片

6、接3通道。B點的-45o片接4通道、0º片接5通道、+45o片接6通道，以此類推。.進行實驗點擊程序開始，每加100N載荷后，在應(yīng)變儀通道上分別讀取對應(yīng)的應(yīng)變片應(yīng)變值，記錄在表1中，一直增加到500N為止，卸載檢查數(shù)據(jù)。5 實驗結(jié)果的處理根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù)，采用平均增量法計算出應(yīng)變，再根據(jù)材料的彈性常數(shù)E和泊松比計算出主應(yīng)力大小及方向，并與理論值比較。 表81載荷讀 數(shù) 應(yīng) 變 ()ABP（N）-45o0o+45o-45o0o+45o100200300400500平均應(yīng)變表82載荷讀 數(shù) 應(yīng) 變 ()CDP（N）-45o0o+45o-45o0o+45o100200300400500平均應(yīng)變6 注意事項. 本實驗最大載荷為500N，切勿超載。. 不準用位移加載，用程序控制加載。