《薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验 一实验目的 1 用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向； 2 测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。 二实验仪器和设备 1弯扭组合实验装置； 2YJ-4501A/SZ 静态数字电阻应变仪。 三实验原理 弯扭组合实验装置如图 1 所示。它由 薄壁圆管 1（已粘好应变片） ，扇臂 2，钢 索 3，传感器 4，加载手轮 5，座体 6，数 字测力仪 7 等组成。试验时，逆时针转动 加载手轮，传感器受力，将信号传给数字 测力仪，此时，数字测力仪显示的数字即 为作用在扇臂顶端的载荷值，扇臂顶端作 用力传递至薄壁圆管上，薄壁圆管产生弯
2、扭组合变形。 图 1 薄壁圆管材料为铝合金，其弹 性模量E为 70 2 m GN , 泊松比为 0.33。薄壁圆管截面尺寸、受力简 图如图 2 所示， -截面为被测试 截面，由材料力学可知，该截面上 的内力有弯矩、 剪力和扭矩。 取- 截面的A、B、C、D四个被测点， 其应力状态如图 3 所示。每点处按 -45?、0?、+45?方向粘贴一枚三轴 45?应变花，如图 4 所示。 图 2 图 3 图 4 图 5 1 四实验内容及方法 1指定点的主应力大小和方向的测定 受弯扭组合变形作用的薄壁圆管其表面各点处于平面应力状态，用应变花测出三个方 向的线应变， 然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小
3、和方向。由于本实验用的是 45?应变花，若测得应变-45、0、45，则主应力大小的计算公式为 ()()() + + + = 2 450 2 0454545 2 3 1 2 1 2 1 1 E 主应力方向计算公式为 () () 045450 4545 2 = tg 2弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定 a 弯矩M引起的正应力的测定 用B、D两被测点 0?方向的应变片组成图 5（a）所示半桥线路，可测得弯矩M引起 的正应变 2 Md M = 由虎克定律可求得弯矩M引起的正应力 2 Md MM E E = b 扭矩Mn引起的剪应力的测定 用A、C两被测点-45?、45?方向的应变片组成图 5（b
4、）所示全桥线路，可测得扭矩 Mn在 45?方向所引起的应变为 2 nd n = 由广义虎克定律可求得剪力Mn引起的剪应力 ()214 ndnd n GE = + = c 剪力Q引起的剪应力的测定 用A、C两被测点-45?、45?方向的应变片组成图 5（c）所示全桥线路，可测得剪力 Q在 45?方向所引起的应变为 4 Qd Q = 由广义虎克定律可求得剪力 Q 引起的剪应力 ()214 QdQd Q GE = + = 五实验步骤 1将传感器与测力仪连接，接通测力仪电源，将测力仪开关置开。 2将薄壁圆管上A、B、C、D各点的应变片按单臂（多点）半桥测量接线方法接至 应变仪测量通道上。 3逆时针旋转
5、手轮，预加 50N 初始载荷，将应变仪各测量通道置零。 4分级加载，每级 100N，加至 450N，记录各级载荷作用下应变片的读数应变。 5卸去载荷。 6将薄壁圆管上B、D两点 0?方向的应变片按图 5（a）半桥测量接线方法接至应变 2 仪测量通道上，重复步骤 3、4、5。 7将薄壁圆管上A、C两点-45?、45?方向的应变片按图 5（b）全桥测量接线方法接至 应变仪测量通道上，重复步骤 3、4、5。 8将薄壁圆管上A、C两点-45?、45?方向的应变片按图 5（c）全桥测量接线方法接至 应变仪测量通道上，重复步骤 3、4、5。 六实验结果的处理 1计算A、B、C、D四点的主应力大小和方向。
6、2计算-截面上分别由弯矩、剪力、扭矩所引起的应力。 实验记录和计算可参考表 1、表 2 和表 3。 七思考题 1测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线方法，请画出测量电桥的接 法。 2本实验中能否用二轴 45?应变花替代三轴 45?应变花来确定主应力的大小和方向？ 为什么？ 表 3 被测点 主应力 A B C D () 2 1 m MN () 2 3 m MN ( )度 0 表 1 A B 读数应变 载荷 -45? （R1） 0? （R2） 45? （R3） -45? （R4） 0? （R5） 45? （R6） P (N) P (N) () () () () () () () () () () () () 均d () 3 表 1 续 C D 读数应变 载荷 -45? （R7） 0? （R8） 45? （R9） -45? （R10） 0? （R11） 45? （R12） P (N) P (N) () () () () () () () () () () () () 均d () 表 2 读数应变 载荷 弯矩 M 扭矩 Mn 剪力 Q P (N) P (N) Md () Md () nd () nd () Qd () Qd () 均d () 应力 () 2 m MN M n Q 4
