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1、变截面弯扭主应力实验,郑州大学力学实验中心,变截面弯扭主应力试验 本试验为用电测法测定变截面（开口和闭口）圆管再弯扭组合变形下的复杂应力状态试验，通过试验使学生在单项应力实验基础上进一步学会复杂应力状态的应变电测方法，掌握电测法实验技能，并通过对圆管不同截面处的理论应力计算与比较，提高学生综合分析计算能力，进一步加深对材料力学小变形叠加原理的认识。 一 、试验目的 1.测定悬臂变截面圆管（开口与闭口）在弯扭组合变形下不同截面上特殊点处的主应力和主方向； 2.掌握复杂应力状态的应变电测方法； 3.通过对测点应力状态进行理论计算和比较加深对小变形叠加原理的认识。,二、 试验设备 1变截面圆管弯扭实
2、验台 2静态电阻应变仪 3游标卡尺及钢尺,三 、试验原理 工程中构件的形状及其受力条件往往是复杂的，难以用理论分析准确确定其危险点应力状态，而危险点往往在构件表面。自由表面一般为平面应力状态，但主应力及主方向是未知的。电测法是测定构件表面应力状态简单易行的方法，变截面圆管弯扭主应力实验是用电测法测定一点的平面应力状态的具体特例。通过本实验可了解复杂应力状态的电测试验方法，将实验结果与理论计算得比较还可验证小变形叠加原理。 （一）平面应力状态的一般电测方法 一般平面应力状态有三个未知应力分量，即x、y和xy，或三个未知应变分量x、y和xy，用实验的方法测定一点应力状态时，必须建立三个条件（即方程
3、）。应变电测方法是在测点处沿三个不同方向（1、2、3）粘贴三枚应变计，设测得应变读数分别为1、2、3，则由应变分析，可得三个方程,（111）,求解方程组可确定三个应变分量，进而利用胡克定律可求该点的三应力分量和主应力、主方向。,常用应变花及其应力计算公式 实际测量中常取三个特殊方向粘贴应变计构成不同形式的电阻应变花，常用的形式有三轴45应变花和三轴60应变花。相应的应力计算公式是不同的。 三轴45应变花时主应力及主方向计算：,45,0,90,0,60,120,变截面圆管弯扭主应力实验 在弯扭组合变形薄壁管上有闭口、开口两种截面，每截面取两个测点，粘贴三轴45应变花进行测量，结果代入上式可算实验
4、主应力、主方向，注意1=10-6。理论计算使用小变形叠加原理，计算各测点基本变形下的应力分量，线性叠加后计算主应力、主方向。,四、 实验步骤 1. 开启静态电阻应变仪、显示器和计算机电源。 2. 双击显示器桌面上的“材力实验系统”，学生注册（其他实验注册过的可不用注册），登陆进入管理界面。 4. 登陆后填写实验编号、调入实验，添加小组成员（最多两位）。 5. 确定选作截面（截面、任选）。拟定弹性范围内一次性加载方案。 7. 启动实验程序。 8. 检查调整静态应变仪设置，使桥路（选1/4桥）、灵敏系数K、电阻值R、测力传感器灵敏度于装置上标明的参数相同。 9. 检查确定测点参数设置，保证截面测点
5、与仪器测点正确对应。 10. 检查试验台加载手柄，调整处于松开状态。 11. 点击“自动平衡”，自动记忆桥路初读数。 12. 在“当前加载荷”选择“第一级加载荷”。 13. 点击“监测力值”，然后按加载方案手动加载使显示的力值变到设计的值。 14. 点击“扫描测量”，自动扫描测出各点的应变值。,15. 记录测量结果，然后将力卸掉。 16. 按步骤12-15，重复实验三次。 17. 记录实验结果及圆管及测点参数。 18. 点击“结束实验”，关闭实验截面。 19. 计算测点实验应力、理论应力，分别填入实验数据和理论数据栏中。 20. 点击“完成实验”，正常完成实验后，可点击“调入历史记录”，可查看成绩。 21. 最后退出程序，关闭静态电阻应变仪电源和计算机。,五、实验结果处理 将实验数据整理成表格，并计算各测点实验主应力、主方向，理论主应力、主方向及其相对误差。并对结果作必要的分析与讨论。,
