XL3418T材料力學(xué)2

1、XL3418T多功能材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)電測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書秦皇島市協(xié)力科技開發(fā)有限公司實(shí)驗(yàn)一 純彎曲梁的正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測(cè)定梁在純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力大小和分布規(guī)律2. 驗(yàn)證純彎曲梁的正應(yīng)力計(jì)算公式二、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和工具1. 組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中純彎曲梁實(shí)驗(yàn)裝置2. 系列靜態(tài)電阻應(yīng)變儀3. 游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、 實(shí)驗(yàn)原理及方法在純彎曲條件下，根據(jù)平面假設(shè)和縱向纖維間無(wú)擠壓的假設(shè)，可得到梁橫截面上任一點(diǎn)的正應(yīng)力，計(jì)算公式為式中：為彎矩； 為橫截面對(duì)中性軸的慣性矩；為所求應(yīng)力點(diǎn)至中性軸的距離。鉸支梁受力變形原理分析簡(jiǎn)圖如圖1所示。純彎曲實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖LACDBFaaCaFCDCDCDCBDCF構(gòu)件AB力

2、學(xué)簡(jiǎn)化模型FFaaACDBa)b)FQFFMFaFac)彎矩：M=F a F=P/2圖1 純彎曲梁受力分析簡(jiǎn)化圖為了測(cè)量梁在純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律，在梁的純彎曲段沿梁側(cè)面不同高度，平行于軸線貼有應(yīng)變片（如圖2）。實(shí)驗(yàn)可采用半橋單臂、公共補(bǔ)償、多點(diǎn)測(cè)量方法。加載采用增量法，即每增加等量的載荷，測(cè)出各點(diǎn)的應(yīng)變?cè)隽?，然后分別取各點(diǎn)應(yīng)變?cè)隽康钠骄?，依次求出各點(diǎn)的應(yīng)力增量 ( i=1，2，3，4，5)將實(shí)測(cè)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值進(jìn)行比較，以驗(yàn)證彎曲正應(yīng)力公式。12345圖 2應(yīng)變片在梁中的位置四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2. 測(cè)量矩形截面梁的寬度和高度、載荷作用點(diǎn)到梁支點(diǎn)

3、距離及各應(yīng)變片到中性層的距離。見附表13. 擬訂加載方案。可先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷（一般取左右），估算（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍），分46級(jí)加載。4. 根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。5. 按實(shí)驗(yàn)要求接好線，調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。6. 加載。均勻緩慢加載至初載荷，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。見附表2。7. 作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。五、 注意事項(xiàng)1. 測(cè)試儀未開機(jī)前，一定不要進(jìn)行加載，以免在實(shí)驗(yàn)中損

4、壞試件。2. 實(shí)驗(yàn)前一定要設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)確測(cè)量實(shí)驗(yàn)計(jì)算用數(shù)據(jù)。3. 加載過(guò)程中一定要緩慢加載，不可快速進(jìn)行加載，以免超過(guò)預(yù)定加載載荷值，造成測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，同時(shí)注意不要超過(guò)實(shí)驗(yàn)方案中預(yù)定的最大載荷，以免損壞試件；該實(shí)驗(yàn)最大載荷4000N。4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，一定要先將載荷卸掉，必要時(shí)可將加載附件一起卸掉，以免誤操作損壞試件。5. 確認(rèn)載荷完全卸掉后，關(guān)閉儀器電源，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)面。附表1 （試件相關(guān)參考數(shù)據(jù)）應(yīng)變片至中性層距離（mm）梁的尺寸和有關(guān)參數(shù)y120寬 度 b = 20 mmy210高 度 h = 40 mmy30跨 度 L = 600 mmy410載荷距離 a = 125 mmy520

5、彈性模量 E = 206GPa 慣性矩Iz=bh3/12 附表2 （實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷N4008001200160020002400400400400400400 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1-23-45-68-89-111-135-22-23-21-22-242-12-23-36-50-61-71-11-13-14-11-103000000000000413233650617110131411105234570911131362225212223六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1. 實(shí)驗(yàn)值計(jì)算根據(jù)測(cè)得的各點(diǎn)應(yīng)變值求出應(yīng)變?cè)隽科骄?，代入胡克定律?jì)算各點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)力值，因，所以各點(diǎn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算： ( i=1,2,3,4,5)2.

6、理論值計(jì)算載荷增量 500 N彎距增量 Nm各點(diǎn)理論值計(jì)算： (i=1,2,3,4,5)3. 繪出實(shí)驗(yàn)應(yīng)力值和理論應(yīng)力值的分布圖分別以橫坐標(biāo)軸表示各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力和，以縱坐標(biāo)軸表示各測(cè)點(diǎn)距梁中性層位置，選用合適的比例繪出應(yīng)力分布圖。4. 實(shí)驗(yàn)值與理論值的比較測(cè) 點(diǎn)理論值 (MPa)實(shí)際值 (MPa)相對(duì)誤差(%)12345實(shí)驗(yàn)二 空心圓管在彎扭組合變形下主應(yīng)力測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用電測(cè)法測(cè)定平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的大小及方向，并與理論值進(jìn)行比較2. 測(cè)定空心圓管在彎扭組合變形作用下的彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力3. 進(jìn)一步掌握電測(cè)法二、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和工具1. 彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置2. 系列靜態(tài)電阻應(yīng)變儀

7、3. 游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、 實(shí)驗(yàn)原理和方法1. 測(cè)定主應(yīng)力大小和方向空心圓管受彎扭組合作用，使圓筒發(fā)生組合變形，圓筒的截面處應(yīng)變片位置及平面應(yīng)力狀態(tài)（如圖1）。在點(diǎn)單元體上作用有由彎矩引起的正應(yīng)力，由扭矩引起的剪應(yīng)力，主應(yīng)力是一對(duì)拉應(yīng)力和一對(duì)壓應(yīng)力，單元體上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力可按下式計(jì)算 式中 彎矩， 扭矩， 抗彎截面模量，對(duì)空心圓筒： 抗扭截面模量，對(duì)空心圓筒： 由二向應(yīng)力狀態(tài)分析可得到主應(yīng)力及其方向 圖1 圓筒的截面應(yīng)變片位置及B點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)本實(shí)驗(yàn)裝置采用直角應(yīng)變花，在、點(diǎn)各貼一組應(yīng)變花（如圖2所示），點(diǎn)或點(diǎn)應(yīng)變花上三個(gè)應(yīng)變片的角分別為、，該點(diǎn)主應(yīng)變和主方向 主應(yīng)力和主方向 圖2 測(cè)點(diǎn)應(yīng)變花布

8、置及空心圓管截面圖2. 彎曲正應(yīng)力測(cè)定空心圓管雖為彎扭組合變形，但和兩點(diǎn)沿方向只有因彎曲引起的拉伸和壓縮應(yīng)變，且兩應(yīng)變等值異號(hào)，因此將和兩點(diǎn)應(yīng)變片和，采用半橋組橋方式測(cè)量，即可得到、兩點(diǎn)所在截面由彎矩引起的軸向應(yīng)變（），則該截面的彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值為3. 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力當(dāng)空心圓管受扭轉(zhuǎn)時(shí)，和兩點(diǎn)方向和方向的應(yīng)變片，即四個(gè)應(yīng)變片采用全橋組橋方式進(jìn)行測(cè)量，可得到和兩點(diǎn)由扭轉(zhuǎn)引起的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變（）。則可得到和兩點(diǎn)所在截面的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值為四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2. 測(cè)量試件尺寸、加力臂長(zhǎng)度和測(cè)點(diǎn)距力臂的距離，確定試件有關(guān)參數(shù)。見附表13. 將空心圓管上的應(yīng)變片按不同測(cè)試要求接到

9、儀器上，組成不同的測(cè)量電橋。調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。1) 主應(yīng)力大小、方向測(cè)定：將或點(diǎn)的三個(gè)應(yīng)變片按半橋單臂、公共溫度補(bǔ)償法組成測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)量。2) 彎曲正應(yīng)力測(cè)定：將和兩點(diǎn)的和兩只應(yīng)變片按半橋雙臂組成測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)量（）。3) 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力測(cè)定：將和兩點(diǎn)的四只應(yīng)變片按全橋方式組成測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)量（）。4. 擬訂加載方案。可先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷（一般取左右），估算（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍），分46級(jí)加載。5. 根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。6. 加載。均勻緩慢加載至初載荷，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載

10、荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。見附表2，附表37. 作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。8. 實(shí)驗(yàn)裝置中，圓筒的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動(dòng)圓筒的自由端和力臂。五、 注意事項(xiàng)1. 測(cè)試儀未開機(jī)前，一定不要進(jìn)行加載，以免在實(shí)驗(yàn)中損壞試件。2. 實(shí)驗(yàn)前一定要設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)確測(cè)量實(shí)驗(yàn)計(jì)算用數(shù)據(jù)。3. 加載過(guò)程中一定要緩慢加載，不可快速進(jìn)行加載，以免超過(guò)預(yù)定加載載荷值，造成測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，同時(shí)注意不要超過(guò)實(shí)驗(yàn)方案中預(yù)定的最大載荷，以免損壞試件；該實(shí)驗(yàn)最大載荷700N。4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，一定要先將載荷卸掉，必

11、要時(shí)可將加載附件一起卸掉，以免誤操作損壞試件。5. 確認(rèn)載荷完全卸掉后，關(guān)閉儀器電源，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)面附表1 （試件相關(guān)參考數(shù)據(jù)）圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計(jì)算長(zhǎng)度 L =300 mm彈性模量 E=206 GPa外 徑 D =40 mm內(nèi) 徑 d =32mm(鋼)/34mm（鋁）彈性模量 E=70 GPa扇臂長(zhǎng)度 a =248mm泊 松 比 =0.3附表2 （B或D主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷（N）100200300400500600100100100100100各測(cè)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)451342724055416758091381331361341341350148300448598747897152148150149150-45-28-58-89-120-152-184-30-31-31-32-32附表3（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）載荷（N）100200300400500600100100100100100實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)彎曲正應(yīng)力316630938122415801885314308286356305扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力3386801021136117032021342341340343318六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)