彎扭組合變形試驗(yàn)報告

1、管在P力為 72薄壁圓管彎扭組合變形應(yīng)變測定實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用電測法測定平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的大小及方向；2. 測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圖如圖1所示。薄壁圓 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EGNm2 , 泊松比卩為0.33 。薄壁圓管截 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四個測點(diǎn)，其應(yīng)力狀態(tài)如圖 3所示。每點(diǎn)處已按 -45°、

2、0°、+45°方向 粘貼一枚三軸45°應(yīng)變花，如圖4所示。iYr 270°圖4四. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法1. 指定點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向的測定薄壁圓管A、B、C、D四個測點(diǎn)，其表面都處于平面應(yīng)力狀態(tài)，用應(yīng)變花測出三個方向 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。若測得應(yīng)變£45、0、35 ，則主應(yīng)力大小的計(jì)算公式為主應(yīng)力方向計(jì)算公式為tg2：. = 或 tg2（% 一 名35 ）一 （客45 一 % ）2% 2-5 + 45 ）2. 彎矩、剪力、扭矩所分別引起的應(yīng)力的測定a. 彎矩M引起的正應(yīng)力的測定只需用B、D兩測點(diǎn)0°

3、方向的應(yīng)變片組成圖5(a)所示半橋線路，就可測得彎矩M引的正 應(yīng)變；m二出2然后由虎克定律可求得彎矩M引起的正應(yīng)力E : Md:-M 二 E ；M 二2b. 扭矩Mn引起的剪應(yīng)力的測定用A、C兩被測點(diǎn)-450、450方向的應(yīng)變片組成圖450方向所引起的線應(yīng)變2ndn 4由廣義虎克定律可求得剪力Mn引起的剪應(yīng)力c. 剪力Q引起的剪應(yīng)力的測定用A、C兩被測點(diǎn)-45°、45°方向的應(yīng)變片組成圖圖55 (b)所示全橋線路，可測得扭矩 Mn在E%dG % n4 125( c)所示全橋線路，可測得剪力 Q在45°方向所引起的線應(yīng)變；Q二上4Q由廣義虎克定律可求得剪力Q引起的剪

4、應(yīng)力五. 實(shí)驗(yàn)步驟1. 接通測力儀電源，將測力儀開關(guān)置開。2. 將薄壁圓管上A、B、C、D各點(diǎn)的應(yīng)變片按單臂(多點(diǎn))半橋測量接線方法接至應(yīng)變 儀測量通道上。3. 預(yù)加50N初始載荷，將應(yīng)變儀各測量通道置零；分級加載，每級 100N，加至450N, 記錄各級載荷作用下應(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=2.23讀數(shù)應(yīng)AB-450 (Ri)00 (F2)450 (F3)-450 (Ri)00 ( F5)450 (F6)P(N)?P(N)£（卩£：?

5、£(卩£(卩£ ,?£(1£,£(118?£1 ( 1£)£(1£?£1 ( 1££)(1£?£(1££)(1£?£)(1£50000000100990-98127165-21150990-98127165-21100980-97121162-232501970-195248327-44100990-94126162-233502960-289374489-671001002-95124164-2

6、24503962-384498653-89心名d均（卩£）990.5-96124.5162.3-22.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1續(xù)讀數(shù)應(yīng)CD變'-450(R7)00 ( F8)450 (F9)-450(Ro)00 (RJ450 (R2)載荷P?P£?££?££?££?££?££?£(N)(N)(1£ )(1£)(1£(1£(1£)(1£ ,(1£)(1£)(1£)(1£)(

7、1£)(1£5000000010051-2-5422-16-1215051-2-5422-165-12810050-4-54235-168-12250101-6-1045-324-25910051-28-54219-167-12350152-8-1666-492-38910051-22-52211-166-13450203-10-2187-653-510446也5均(1£ )50.8-2.5-53.521.8-163.5-129實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2及結(jié)果P（N）?P（N）測d（卩£）? $Md（卩£）Ed（卩£）?駅（卩£）d（卩&#

8、163;）? Qd（卩£）50000100330295901503302959010032530091250655595181100329300913509848952721003282989045013121193362也 £d均（!£）328298.390.5應(yīng)力©11.814.041.23實(shí)驗(yàn)結(jié)果j被測點(diǎn)主應(yīng)力ABCD4.7212.72.681.54-5.36-1.72-2.97-12.89ao）6133.0-16.70134.4*107.22（543.073.3d44.扌17.22七. 思考題1. 測定由彎矩、剪力、扭矩所引起的應(yīng)變，還有哪些接線

9、方法，請畫出測量電橋的接法。a. 測量彎矩引起的應(yīng)變，還可以用 R5或Rii與補(bǔ)償片組成B單臂半橋，見圖（a）;R& （Rn補(bǔ)償片b. 測量扭矩引起的應(yīng)變見圖（b）；a<BBD(b)C.測量剪力引起的應(yīng)變見圖(C)；16I -I截面作B用的力有剪力Q = P =100(N)扭矩M n 二 0.2P = 20(N m)2. 本實(shí)驗(yàn)中能否用二軸45°應(yīng)變花替代三軸45°應(yīng)變花來確定主應(yīng)力的大小和方向？為什 么？本實(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)?，從理論上講，A、C兩點(diǎn)主應(yīng)力方向是已知的，只要求主

10、應(yīng)力大小，兩個未知 數(shù)，只要用兩個應(yīng)變片就可以了。彎扭組合實(shí)驗(yàn)理論計(jì)算薄壁圓管截面尺寸、受力簡圖如圖所示I截面A、B、C、D各點(diǎn)主 應(yīng)力大小 和方向計(jì)彎矩 M =0.330(N m)I - I截面幾何性質(zhì)抗扭截面模量Wn= 4.915 10 上(m3)抗彎截面模量(m3)W1 - : 4 = 2.458 10 -32A、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Mn n6Wn4.915 1020=4.07( Mpa)彎曲剪應(yīng)力.q =2Q = 2 QA1002 二 Rot二 18.25 2.5 10-j 二 0.7( Mpa)t 圓管壁厚A點(diǎn)剪應(yīng)力二.n * .q =4.77（Mpa）C點(diǎn)剪應(yīng)力=n - Q = 3.37（Mpa）A點(diǎn)主應(yīng)力”十=_；丁3 = - - 4.77(MpaA點(diǎn)主應(yīng)力方向- -45C點(diǎn)主應(yīng)力G _ _；3 二-=3.37（Mpa）C點(diǎn)主應(yīng)力方向0 = -45R0 = 18.25mmB、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Mn二 4.07(Mpa)302.458 10=