彎扭組合變形試驗(yàn)報(bào)告

1、薄壁圓管彎扭組合變形應(yīng)變測(cè)定實(shí)驗(yàn)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；2,測(cè)定薄壁圓管在彎扭組合變形作用下， 分別由彎矩、剪力和扭矩所引起的應(yīng) 力。二.實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1 .彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置；2 . YJ-4501A/SZ靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀。三.實(shí)驗(yàn)原理薄壁圓管受力簡(jiǎn)圖如圖1所示。薄壁圓管在P力作用下產(chǎn)生彎扭組合變形。薄壁圓管材料為鋁合金，其彈性模量 E 為72 G72 ,泊松比卜為。薄壁圓管截圖1 面尺寸、如圖2所示。由材料力學(xué)分析可知，該截面上的內(nèi)力有彎矩、剪力和扭矩。I - I截面現(xiàn)有A、B、C、D四個(gè)測(cè)點(diǎn)，其應(yīng)力狀態(tài)如圖3所示。每點(diǎn)處已按-45°、0&

2、#176;、+45°方向粘貼一枚三軸45°應(yīng)變花，如圖4所示。四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法1.指定點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向的測(cè)定薄壁圓管A、B、C、D四個(gè)測(cè)點(diǎn)，其表面都處于平面應(yīng)力狀態(tài)，用應(yīng)變花測(cè)出三個(gè)方向的線應(yīng)變，然后運(yùn)用應(yīng)變-應(yīng)力換算關(guān)系求出主應(yīng)力的大小和方向。若測(cè)得應(yīng)變e-45、° °>£ 45,則主應(yīng)力大小的計(jì)算公式為4545452045主應(yīng)力方向計(jì)算公式為tg 24545tg2°4545°45452 °45452.彎矩、剪力、扭矩所分別引起的應(yīng)力的測(cè)定a.彎矩M引起的正應(yīng)力的測(cè)定只需用R D兩測(cè)點(diǎn)0°方

3、向的應(yīng)變片組成圖D(a) RlB RiA(a)所示半橋線路,就可測(cè)得彎矩M引的正% D(b)應(yīng)變Md2然后由虎克定律可求得彎矩M引起的正應(yīng)力CE MdM E M 2b.扭矩M引起的剪應(yīng)力的測(cè)定用A、C兩被測(cè)點(diǎn)-45°、45°方向的應(yīng)變片組成圖(b)所示全橋線路，可測(cè)得扭矩M在45°方向所引起的線應(yīng)變由廣義虎克定律可求得剪力M引起的剪應(yīng)力E nd G ndn 4 12c.剪力Q引起的剪應(yīng)力的測(cè)定用A、C兩被測(cè)點(diǎn)-450、450方向的應(yīng)變片組成圖5 (c)所示全橋線路，可測(cè)得剪力Q在45°方向所引起的線應(yīng)變QdQ 4由廣義虎克定律可求得剪力Q引起的剪應(yīng)力E

4、Qd G Qd QT-4 12五.實(shí)驗(yàn)步驟1 .接通測(cè)力儀電源，將測(cè)力儀開關(guān)置開。2 .將薄壁圓管上A、B、G D各點(diǎn)的應(yīng)變片按單臂(多點(diǎn))半橋測(cè)量接線方法接至應(yīng)變儀測(cè)量通道上。3 .預(yù)加50N初始載荷，將應(yīng)變儀各測(cè)量通道置零；分級(jí)加載，每級(jí)100N,加至450N,記錄各級(jí)載荷作用下應(yīng)變片的讀數(shù)應(yīng)變，然后卸去載荷。4 .按圖5各種組橋方式，從復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟3,分別完成彎矩、扭矩、剪力所引 起應(yīng)變的測(cè)定。六.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=數(shù)應(yīng)變載荷AB-45° (R)00( R)450 (R)-45 0 (R4)00 ( R)450 (R)P(N)?P(N)£(a

5、£ )? £(a£ )£(a£ )? £(a£ )£(a£ )? £(a£ )£(a£ )? £(a£ )£(a£ )? £(a£ )£(a£ )? £(a£ )50000000150100999900-98-98127127165165-21-21100980-97121162-232501970-195248327-44100990-94126162-233502

6、960-289374489-671001002-95124164-224503962-384498653-89d均(科£ )99-96實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1續(xù)數(shù)應(yīng)變 載荷CD-450 (Rz)0° (R)450 (R)-450 (R。)00 (R1)450 (R2)P(N)?P(N)£(a£ )?£(a£ )£(a£ )?£(a£ )£(a£ )? £(a£ )£(a£ )?£(a£ )£(a£ )?

7、63;(a£ )£(a£ )? £(a£ )5000000010051-2-5422-165-1281501005150-2-4-54-542223-165-164-128-129250101-6-1045-32-2510051-28-54219-167-12350152-8-1666-492-38910051-22-52211-166-13450203-10-2187-653-510446d均（）-129實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2及結(jié)果讀數(shù)應(yīng)變載荷扭矩（M）剪力（QP(N)?P(N)£ Md(a £ )? £ Md()&

8、 nd()? £ nd()£ Qd(a £ )? £ Qd(a £ )50000100330295901503302959010032530091250100655329595300181913509848952721003282989045013121193362d均（）328應(yīng)力MN乙 /mMnQ實(shí)驗(yàn)結(jié)果被測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力ABCDMN1 /m2MN / 3/m20度113 3七.思考題1 .測(cè)定由彎矩、剪力、扭矩所引起的應(yīng)變，還有哪些接線方法，請(qǐng)畫出測(cè)量 電橋的接法。a.測(cè)量彎矩引起的應(yīng)變，還可以用 R或Ri與補(bǔ)償片組成單臂半橋，見圖（a）；b.

9、測(cè)量扭矩引起的應(yīng)變見圖（b）；c.測(cè)量剪力引起的應(yīng)變見圖（c）；2 .本實(shí)驗(yàn)中能否用二軸450應(yīng)變花替代三軸450應(yīng)變花來確定主應(yīng)力的大小和方向?yàn)槭裁幢緦?shí)驗(yàn)中A、C兩點(diǎn)可以用二軸45°應(yīng)變花替代三軸45°應(yīng)變花，B、D兩點(diǎn) 不可以。因?yàn)椋瑥睦碚撋现v，A、C兩點(diǎn)主應(yīng)力方向是已知的，只要求主 應(yīng)力大小，兩個(gè)未知數(shù)，只要用兩個(gè)應(yīng)變片就可以了。彎扭組合實(shí)驗(yàn)理論計(jì)算力簡(jiǎn)圖如圖所示I - I截面A、B、C、D各點(diǎn)主應(yīng)力大小和方向計(jì)算:I - I截面作用的力有剪力 Q P 100(N)扭矩 Mn 0.2P 20 (NJ- m彎矩 M 0.3P 30 (N- mI - I截面幾何性質(zhì)抗扭截

10、面模量Wn44.915 10 6(肅)抗彎截面模量WFi42.458 10 6(m)A、C點(diǎn)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力、彎曲剪應(yīng)力計(jì)算（在中性層上可視為純剪狀態(tài)）扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力MnnWn204.915 10 64.07(Mp3彎曲剪應(yīng)力 Q 2Q 2QA 2 R0t10018.25 2.5k 0.7(Mp3t 圓管壁厚 R 0 = 18.25mmA 點(diǎn)剪應(yīng)力4.77(Mp3C 點(diǎn)剪應(yīng)力3.37(Mp3A點(diǎn)主應(yīng)力4.77(Mp3A點(diǎn)主應(yīng)力方向45C點(diǎn)主應(yīng)力133.37(MpaC點(diǎn)主應(yīng)力方向045B、D點(diǎn)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力、彎曲正應(yīng)力計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力彎曲正應(yīng)力B 點(diǎn)主應(yīng)力MnmaxminWn點(diǎn)主應(yīng)力方向tg2點(diǎn)主應(yīng)力點(diǎn)主應(yīng)力方向tg24.07(Mp330-«12.22.4