載荷識(shí)別2014年P(guān)PT課件

1、2021/6/71 力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)（五）材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)（五） 載荷識(shí)別設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)載荷識(shí)別設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 祖正華祖正華 20142014 2021/6/72 圖圖1 1、軋鋼機(jī)立柱承受、軋鋼機(jī)立柱承受拉彎拉彎組合變形組合變形 一、概述：一、概述： 2021/6/73 圖圖2 2、煙囪在自重和風(fēng)載的作用下產(chǎn)生、煙囪在自重和風(fēng)載的作用下產(chǎn)生壓彎壓彎組合變形組合變形 2021/6/74 圖圖3 3、大型曲軸、大型曲軸 2021/6/75 圖圖4 4、曲軸承受、曲軸承受彎扭彎扭組合變形組合變形 2021/6/76 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?1 1、通過應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分

2、析，設(shè)計(jì)測量彎扭組合構(gòu)件、通過應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析，設(shè)計(jì)測量彎扭組合構(gòu)件 上未知載荷的方案、實(shí)測出應(yīng)變并計(jì)算載荷。上未知載荷的方案、實(shí)測出應(yīng)變并計(jì)算載荷。 2 2、進(jìn)一步熟悉電測法原理及應(yīng)用、進(jìn)一步熟悉電測法原理及應(yīng)用, ,掌握掌握1/41/4橋、半橋橋、半橋 全橋的組橋方法。全橋的組橋方法。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 2 2、DH38183818靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；靜態(tài)電阻應(yīng)變儀； 1 1、彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置；、彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置；3 3、CMT51055105電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)；電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)； 四、實(shí)驗(yàn)步驟：四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1 1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案； 2

3、2、畫出組橋簡圖并按圖將各測點(diǎn)處應(yīng)變片接入應(yīng)變儀、畫出組橋簡圖并按圖將各測點(diǎn)處應(yīng)變片接入應(yīng)變儀中；中； 3 3、應(yīng)變儀參數(shù)設(shè)置并調(diào)零，對構(gòu)件加載并測出初載荷以及末載荷、應(yīng)變儀參數(shù)設(shè)置并調(diào)零，對構(gòu)件加載并測出初載荷以及末載荷 各自產(chǎn)生的應(yīng)變各自產(chǎn)生的應(yīng)變值；利用所測的應(yīng)變值，計(jì)算出未知載荷；值；利用所測的應(yīng)變值，計(jì)算出未知載荷； 4 4、卸載，拆除導(dǎo)線，關(guān)閉電、卸載，拆除導(dǎo)線，關(guān)閉電源。源。 4 4、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺。 2021/6/77 五、電橋原理：五、電橋原理： 電橋橋壓輸出電橋橋壓輸出 : （加減特性加減特性） 3124 1234 () 4 BD RRRRU U RRR

4、R )( 4 4321 K U 電橋平衡條件電橋平衡條件 BD1 13 32 24 4 ( (U U= = 0 0) ) R R R R = = R R R R即 i i RL RL 其中（） 構(gòu)件構(gòu)件 應(yīng)變片應(yīng)變片 R2R3R4 FF R1 B A D C U R1R2 R3 R4 BD U 正 正 負(fù) 負(fù) 2021/6/78 六、實(shí)驗(yàn)裝置：六、實(shí)驗(yàn)裝置： a=195mm,b=350mma=195mm,b=350mm，D=42mm, d=37mmD=42mm, d=37mm =d/D=0.88=d/D=0.88，E=210 Gpa, =0.285E=210 Gpa, =0.285 未知載荷未

5、知載荷 F=F=？(N)(N) 布片位置和方位布片位置和方位 A A B B 管軸線方向管軸線方向 A R 0 45 A R 0 0 A R 0 45 B R 0 45 B R 0 0 B R 0 45 測點(diǎn) 測點(diǎn) A A 測點(diǎn)測點(diǎn) B B I I D d A A B B 裝置參數(shù)：裝置參數(shù)： F a a b b A A B B X軸軸 2021/6/79 七、實(shí)驗(yàn)原理：七、實(shí)驗(yàn)原理： 1、測點(diǎn)、測點(diǎn)A和和B處的應(yīng)力狀態(tài)處的應(yīng)力狀態(tài) s ss s t t t t A b b Z M MFb W s a a T T TFa W t + 彎矩引起的彎矩引起的拉拉應(yīng)力應(yīng)力扭矩引起的扭矩引起的剪剪應(yīng)力

6、應(yīng)力 A 1 s 3 s t A x s x s += 彎矩引起的彎矩引起的壓壓應(yīng)力應(yīng)力扭矩引起的扭矩引起的剪剪應(yīng)力應(yīng)力 B x s x s s s s s t t t t B t A t t = A x s t x s t B x s t x s t B 1 s 3 s t t B t t 2021/6/710 2 2、測點(diǎn)處的應(yīng)力分布及簡圖、測點(diǎn)處的應(yīng)力分布及簡圖 F F T T 扭矩圖扭矩圖T=FaT=Fa 剪力圖剪力圖Q=FQ=F (+)(+) (+)(+) 簡圖簡圖 彎矩圖彎矩圖M=FbM=Fb ( ( ) ) 薄壁圓筒彎扭組合的內(nèi)力薄壁圓筒彎扭組合的內(nèi)力 彎 s 扭 t 剪 t A

7、 B 2021/6/711 八、組橋方案：八、組橋方案： 1 1、半橋半橋連接測連接測彎矩彎矩引起的應(yīng)變引起的應(yīng)變 未知載荷：未知載荷： 6 10?() 2 z EW FN b 儀 B B R 0 45 B R 0 0 B R 0 45 x s A A R 0 45 A R 0 0 A R 0 45 x s x s A A B B C C D D A R0 固定電阻固定電阻 B R0 00 00 00 00 0 00 00 =()=()2 AB AB AB RR U RR 儀 ) 1.( 0 sE )2.( z W M s)3.(bFM 0 .(4) 2 儀 由材料力學(xué)理論知：由材料力學(xué)理論知

8、： 2021/6/712 2 2、半橋半橋連接測連接測扭矩扭矩引起的應(yīng)變：引起的應(yīng)變： AA 45 AA 4 -45 -455 RR u RR MM ()()()2 TTT 44545455 1 2 A A R 0 45 A R 0 0 A R 0 45 x s x s A A 1 3 1 2 兩線應(yīng)變之差等于角兩線應(yīng)變之差等于角 平分線上的剪應(yīng)變平分線上的剪應(yīng)變 0 21 45 A R 0 45 A R 0 45 由扭轉(zhuǎn)理論知由扭轉(zhuǎn)理論知： 由彈性理論知由彈性理論知： 由材料力學(xué)理論知：由材料力學(xué)理論知： T T =G.(1)；=.(2) W E G =.(3);T = Fa.(4) 2(1

9、+) 未知載荷：未知載荷： 1 2 儀 max31 tss 31 儀 131 21 31 2 )sin( )( F2 1+?() T EWN 儀 （）a = 儀 2021/6/713 3 3、半橋半橋連接測連接測扭矩扭矩引起的應(yīng)變：引起的應(yīng)變： AA 45 AA 4 -45 -455 RR u RR MM ()( )( )2 TTT 445454515 2 A A R 0 45 A R 0 0 A R 0 45 x s x s A A 1 3 1 2 兩線應(yīng)變之差等于角兩線應(yīng)變之差等于角 平分線上的剪應(yīng)變平分線上的剪應(yīng)變 0 21 45 A R 0 45 A R 0 45 由扭轉(zhuǎn)理論知由扭轉(zhuǎn)理

10、論知： 由材料力學(xué)理論知：由材料力學(xué)理論知： T T = G.(1)； =.(2) W E G =.(3);T = Fa.(4) 2(1+) 未知載荷：未知載荷： 1 2 儀 max31 tss 31 由廣義虎克定律知由廣義虎克定律知： )( 1 )( 1 )( 1 213313223211 sssssssss EEE = 儀 ?()FN 2021/6/714 測試項(xiàng)目測試項(xiàng)目組橋方式組橋方式組橋簡圖組橋簡圖 初載荷應(yīng)變初載荷應(yīng)變 ( () ) 末載荷應(yīng)變末載荷應(yīng)變 ()() 應(yīng)變增量應(yīng)變增量 ()() 彎彎 矩矩 M M 1/41/4橋橋 半橋半橋 扭扭 矩矩 半橋半橋 全橋全橋 九、實(shí)驗(yàn)數(shù)

11、據(jù)記錄表：九、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表： 2021/6/715 十、接線示意圖十、接線示意圖： 導(dǎo)線接線住導(dǎo)線接線住 1234 5 DH3818靜態(tài)應(yīng)變儀靜態(tài)應(yīng)變儀 678 1/4 橋橋 9 溫度補(bǔ)償片溫度補(bǔ)償片 補(bǔ)償補(bǔ)償 10 半橋半橋 通道號(hào)通道號(hào)應(yīng)變量及設(shè)置修正系數(shù)應(yīng)變量及設(shè)置修正系數(shù) 1234 5678 910確認(rèn)確認(rèn)退格退格 設(shè)置設(shè)置平衡平衡 短接片短接片 A B C D 測點(diǎn)測點(diǎn) A A A 0 R A 450 R A 450 R 測點(diǎn)測點(diǎn) B B B 0 R B 450 R B 450 R 2021/6/716 1/41/4橋橋連接測連接測彎矩彎矩應(yīng)變應(yīng)變 半橋半橋連接測連接測扭矩扭矩應(yīng)變

12、應(yīng)變 A 450 R A A B B C C D D A 450 R 全橋全橋連接測連接測扭矩扭矩應(yīng)變應(yīng)變 A A B B C C D D A 450 R A 450 R B 450 R B 450 R 半橋半橋連接測連接測彎矩彎矩應(yīng)變應(yīng)變 A 0 R A A B B C C D D B 0 R 十一、組橋接線圖：十一、組橋接線圖： A A B B C C D D A R0 溫度補(bǔ)償片溫度補(bǔ)償片 固定電阻固定電阻 測點(diǎn)測點(diǎn) A A 測點(diǎn)測點(diǎn) B B A 0 R A 450 R A 450 R B 0 R B 450 R B 450 R 管軸線方向管軸線方向 2021/6/717 十二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：十二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求： 十三、思考題：十三、思考題： 1、測量只有扭矩引起的應(yīng)變而無彎矩引起的應(yīng)變怎樣組成全橋？ 2、測量只有彎矩引起的應(yīng)變而無扭矩引起的應(yīng)變怎樣組成全橋？ 3、怎樣組橋是彎矩和扭矩引起的應(yīng)變的總合。 1 1、書寫端正、整潔；、書寫端正、整潔； 2 2、圖表規(guī)范、可自行設(shè)計(jì)、標(biāo)注正確、全面；、圖表規(guī)范、可自行設(shè)計(jì)、標(biāo)注正確、全面； 4 4、實(shí)驗(yàn)原理既要有文字?jǐn)⑹?，又要有圖示；、實(shí)驗(yàn)原理既要有文字?jǐn)⑹?，又要有圖示； 5