實驗七 平面應力狀態(tài)下的主應力測試.doc

中國礦業(yè)大學力學實驗報告姓名白永剛 班級 土木11-9班 實驗日期2012-12-30實驗七 平面應力狀態(tài)下的主應力測試薄壁圓筒在彎扭組合變形作用下的主應力測定一、實驗目的1、用電測法測測定平面應力狀態(tài)下主應力的大小及方向，并與理論值進行比較。2、測定薄壁圓筒在彎扭組合變形作用下的彎矩和扭矩。3、學習電阻應變花的應用。4、學習用各種組橋方式測量內力的方法，進一步熟悉電測法的基本原理和操作方法。二、實驗設備 彎扭組合實驗裝置 電阻應變測力儀一套三、 實驗原理及方法1. 測定主應力的大小和方法薄壁圓筒彎扭組合變形受力簡圖如圖1，橫截面A-B為被測位置，由應力狀態(tài)理論分析可知，薄壁圓筒表面上的A、B點處于平面應力狀態(tài)。若在被測位置xy平面內，沿xy 方向的線應變?yōu)?、，剪應變?yōu)?根據(jù)應變分析可知，該點任一方向的線應變計算公式為 由此得到主應變和主應力的方向分別為 （2）對于各向同性材料，主應變、和主應力、方向一致，應用廣義胡克定律，即可確定主應力、 (3)式中E、分別為構件材料的彈性模量和泊松比。該實驗采用1/4橋公共補償測量 2. 測定彎矩薄壁圓筒雖為彎扭組合變形，但A和C 兩點沿X方向只有因彎曲應力引起的拉伸或壓縮應變，且兩者數(shù)值相等，符號相反，故采用半橋測量，設測得A、B兩點由彎矩引起的軸向應變?yōu)?。由廣義胡克定律得 (4)由截面上最大彎曲應力公式，可得到截面A、B的彎矩實驗值為 (5)3. 測定扭矩當薄壁圓筒受純扭轉時，B、D兩點45o方向和-45o方向的應變片都是沿主應力方向。且主應力、數(shù)值相等符號相反，因此采用全橋測量，可得B、C兩點由扭矩引起的主應變由平面應力狀態(tài)的廣義胡克定律得 (6)因扭轉時主應力與剪應力相等，故有 (7)得到截面A-B的扭矩實驗值為 (8)四、實驗步驟1.設計好本實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格。2測量試件尺寸、加力臂的長度和測點距力臂的距離。3將薄壁圓筒上的應變片按不同測試要求接入電阻應變儀，組成不同的測量電橋，并調整好所用儀器設備。（1）主應力測試，方向測定；（2）測定彎矩M和扭矩T。4實驗加載。從開始加載，到為止，每隔200N記錄應變讀數(shù)，直至最終載荷；5完成一項測試后，重新組橋測試，重復3、4。 6實驗結束，卸載、關閉電源，拆線整理所有設備，清理試驗現(xiàn)場，將所有儀器、設備復原。五、實驗數(shù)據(jù)及處理1基本參數(shù)。 薄壁圓筒截面梁彈性模量，泊松比； 加載點到橫截面的軸向距離；垂直距離a=250mm 矩形截面梁的尺寸；2原始數(shù)據(jù)表（a）主應力測試輸出應變讀數(shù) 10027-730-278-2730078-2690-8125-84500132-41149-13741-144700183-61206-19258-200900235-81264-24974-260表（b） 彎矩測定輸出應變讀數(shù)100300500700900M-27-81-135-191-248表（c） 扭矩測定輸出應變讀數(shù)100300500700900T77 2233695166633數(shù)據(jù)處理及測量結果200 51-1960-5417-5720054-1559-5616-6020051-2057-5517-5620052-2062-5716-6052-18.559.5-55.516.5-58.25=-55.25 =146.5A點主應變及主方向實驗值為=-0.751 =19.65OA點主應變及主方向理論值為相對誤差18彎矩實測值為=47.5N*m彎矩理論值為48N*m相對誤差為1.4扭矩實測值為 =52.4N*m扭矩理論值為50N*m相對誤差為4.8六、誤差分析本實驗的誤差來源主要為以下幾點：1. 貼片誤差。貼片位置的偏離、膠層的薄厚都會引起誤差；2. 儀器誤差。力傳感器、測力器、應變儀本身均有一定的儀器誤差，會導致力和輸出應變的不準確；3. 偶然誤差