實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5：薄壁圓筒彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)

1、 邵陽(yáng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5：薄壁圓筒彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)成績(jī)?cè)合蛋嗉?jí)指導(dǎo)老師同組成員學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和目的用電測(cè)法測(cè)定薄壁圓筒彎扭組合變形時(shí)平面應(yīng)力狀態(tài)的主應(yīng)力的大小及方向，并與理論值進(jìn)行比較。進(jìn)一步掌握電測(cè)法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器（規(guī)格、型號(hào)）FCL-I型材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)裝置。HD-16A靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。游標(biāo)卡尺、鋼尺。三、實(shí)驗(yàn)原理薄壁圓筒受彎扭組合作用，使圓筒發(fā)生組合變形，圓筒的m點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)（圖1）。在m點(diǎn)單元體上作用有由彎矩引起的正應(yīng)力o,由扭矩引起的剪應(yīng)力t,主應(yīng)力是一對(duì)拉應(yīng)力巧xn1和一對(duì)壓應(yīng)力o3,單元體上的正應(yīng)力o和剪應(yīng)力T可按下式計(jì)算3xnMC=

2、xWZMT=nnWT式中M彎矩，M=PLM扭矩，M=PannW抗彎截面模量，對(duì)空心圓筒：W=也1-（）4zZ32DWT抗扭截面模量，對(duì)空心圓筒：W=凹1-（）4TT16DW由二向應(yīng)力狀態(tài)分析可得到主應(yīng)力及其方向1/2t（G/2）2+T2Gxxn3tg2a=-2t/g0nx圖1圓筒m點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)本實(shí)驗(yàn)裝置采用的是450直角應(yīng)變花，在m、m點(diǎn)各貼一組應(yīng)變花（如圖2所示），應(yīng)變花上三個(gè)應(yīng)變片的a角分別為-450、0。、45。，該點(diǎn)主應(yīng)力和主方向E（+）4545-2（1卩）2E2（1+卩）v（-）2+（-）2450-450圖2測(cè)點(diǎn)應(yīng)變花布置圖tg2a（一）/（28一一）45四、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的

3、各類(lèi)數(shù)據(jù)表格。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(jiàn)附表1將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按不同測(cè)試要求接到儀器上，組成測(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)。主應(yīng)力大小、方向測(cè)定：將m和m，兩點(diǎn)的所有應(yīng)變片按半橋單臂（1/4橋）、公共溫度補(bǔ)償法組成測(cè)量線(xiàn)路進(jìn)行測(cè)量（見(jiàn)圖3）。擬訂加載方案。先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10%P左右），估算P（該實(shí)驗(yàn)00maxmax載荷范圍P三700N）,分46級(jí)加載。ma5根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。加載。均勻緩慢加載至初載荷P0,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

4、的應(yīng)變值，直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。見(jiàn)附表2，附表3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)O圖3半橋單臂（1/4橋）接法五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理表1.試件相關(guān)數(shù)據(jù)圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計(jì)算長(zhǎng)度L=240mm彈性模量E=206GPa夕卜徑D=40mm泊松比卩=0.26內(nèi)徑d=31.8mm電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.06扇臂長(zhǎng)度a=248mm表2.m和mz點(diǎn)三個(gè)方向線(xiàn)應(yīng)變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.m或mz點(diǎn)實(shí)測(cè)值主應(yīng)力及方向的計(jì)算:EGJI45。)+2(1)-、遼E

5、2(1+卩)(廠(chǎng)45。-)2+(0。一45。-)20。TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark56 tg2a=(S-)/(28-)045。-45。0。-45。45。m或m，理論值主應(yīng)力及方向計(jì)算： HYPERLINK l bookmark58 1=G/2；(G/2)2+T2Gxxn3tg2a=2p/g0nx2.m點(diǎn)主應(yīng)力及方向的實(shí)驗(yàn)值與理論值比較比較內(nèi)容理論值實(shí)驗(yàn)值相對(duì)誤差/%m點(diǎn)/MPaG3/MPaao/()m點(diǎn)q/MPaG3/MPaao/()六、試驗(yàn)結(jié)果分析及討論1.測(cè)量單一內(nèi)力分量引起的應(yīng)變，可以采用那幾種橋路接線(xiàn)法？可采用半橋單臂接法、半橋雙臂接法和全橋接法O半橋單臂（1/4橋）接法O半橋雙臂（1/2橋）接法O2.主應(yīng)力測(cè)量中，45。直角應(yīng)變花是否可沿任意方向粘貼？可以。從理論上講如果知道測(cè)得了三向應(yīng)變花的三個(gè)值，由三點(diǎn)確定莫爾圓，任意方向