彎扭組合梁實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)四 彎扭組合梁實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證薄壁圓管在彎扭組合變形下主應(yīng)力大小及方向的理論計(jì)算公式2測(cè)定圓管在彎扭組合變形下的彎矩和扭矩3掌握通過(guò)橋路的不同連接方案消扭測(cè)彎、消彎測(cè)扭的方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.彎扭組合梁的正應(yīng)力的分布規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，其裝置如圖所示。2.實(shí)驗(yàn)梁的安裝與調(diào)整：該裝置用的試件采用無(wú)縫鋼管制成空心軸，外徑D55mm，內(nèi)徑d=51mm,E=206Gpa, 如圖4-1所示，根據(jù)設(shè)計(jì)要求初載P0.3KN，終截Pmax1.2KN。圖4-1彎扭組合梁實(shí)驗(yàn)安裝圖 實(shí)驗(yàn)時(shí)將7.拉壓力傳感器安裝在8.蝸桿升降機(jī)構(gòu)上擰緊，頂部裝上6.鋼絲接頭。觀察加載中心線是否與扇形加力架相切，如不相切調(diào)整1.緊

2、固螺釘（共四個(gè)），調(diào)整好后用扳手將緊固螺釘擰緊。將5鋼絲一端掛入4.扇形加力桿的凹槽內(nèi)，搖動(dòng)4.手輪至適當(dāng)位置，把鋼絲的另一端插入傳感器上方的鋼絲接頭內(nèi)。圖4-2彎扭組合梁實(shí)物圖注意：扇形加力桿不與加載中心線相切，將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果有誤差，甚至錯(cuò)誤。3. 實(shí)驗(yàn)梁的貼片：注意：1片位于梁的上邊緣弧面上，2片位于梁中軸層上，均為45應(yīng)變花如圖4-3所示。 圖4-3 彎扭組合圖貼片三、實(shí)驗(yàn)原理主應(yīng)力的測(cè)量1應(yīng)變片布置由圖44可看出，A點(diǎn)單元體承受由M產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力w和由扭矩Mt產(chǎn)生的剪應(yīng)力的作用。B點(diǎn)單元體處于純剪切狀態(tài)，其剪應(yīng)力由扭矩Mt和剪力Q兩部分產(chǎn)生。這些應(yīng)力可根據(jù)下列公式計(jì)算。從上面分析看來(lái)，

3、在試件的A點(diǎn)、B點(diǎn)上分別粘貼一個(gè)三向應(yīng)變片如4-6，就可以測(cè)出各點(diǎn)的應(yīng)變值，并進(jìn)行主應(yīng)力的計(jì)算。 2主應(yīng)力的計(jì)算 圖45 單元體圖 圖46 應(yīng)變片的布置電阻應(yīng)變片的應(yīng)變測(cè)量只能沿應(yīng)變片軸線方向的線應(yīng)變。能測(cè)得x方向、y方向和45方向的三個(gè)線應(yīng)變。為了計(jì)算主應(yīng)力還要利用平面應(yīng)力狀態(tài)下的虎克定律和主應(yīng)力計(jì)算公式，即計(jì)算中應(yīng)注意應(yīng)變片貼片的實(shí)際方向，靈活運(yùn)用此公式。截面內(nèi)力的分離測(cè)量在工程實(shí)踐中應(yīng)變片電測(cè)方法不僅廣泛用于結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、應(yīng)力測(cè)量，而且也把它當(dāng)作應(yīng)變的敏感元件用于各種測(cè)力傳感器中。有時(shí)測(cè)量某一種內(nèi)力而舍去另一種內(nèi)力就需要采用內(nèi)力分離的方法。 1彎矩的測(cè)量在彎扭組合的構(gòu)件上，只想測(cè)量構(gòu)件所受

4、彎矩的大小，可利用應(yīng)變片接橋方法的改變就可實(shí)現(xiàn)。 利用圖4-8的應(yīng)變片布置，選用A點(diǎn)沿軸線方向的應(yīng)變片接入電橋的測(cè)量1點(diǎn)的橋臂A、B，利用1/4橋路測(cè)量，如圖4-8。 此接橋方式，A片受彎曲拉應(yīng)力，B片無(wú)彎曲應(yīng)力作用，而測(cè)量結(jié)果與扭轉(zhuǎn)內(nèi)力無(wú)關(guān)。 這種接法可以滿足溫度補(bǔ)償?shù)囊?，這樣就可計(jì)算出彎矩的大小，然后將實(shí)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算相比較。 2扭轉(zhuǎn)力矩的測(cè)量 在彎扭組合的構(gòu)件上，只想測(cè)量構(gòu)件所受的扭轉(zhuǎn)力矩，也可利用應(yīng)變片的接橋方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。以圖4-9中B點(diǎn)的應(yīng)變片為例，將B點(diǎn)沿軸線呈45的兩個(gè)應(yīng)變片接入測(cè)點(diǎn)1、2的相鄰的兩個(gè)橋臂A、B，利用1/4橋路測(cè)量，如圖4-9。 由于B點(diǎn)處于彎曲的中性層，所以彎

5、矩的作用對(duì)應(yīng)變片沒(méi)有影響。在扭轉(zhuǎn)力矩作用下,應(yīng)變片a受到伸長(zhǎng)變形接于橋臂2點(diǎn)的A、B，應(yīng)變片b受到壓縮變形接于橋臂3點(diǎn)的A、B。由于接入相鄰橋臂既自身溫度補(bǔ)償，又使應(yīng)變讀數(shù)增加一倍。此處彎曲剪應(yīng)力較小而未加考慮。 再根據(jù)廣義虎克定律求得。由于在純剪切狀態(tài)下，則可進(jìn)一步計(jì)算出內(nèi)力扭轉(zhuǎn)力矩。 除了以上接橋之外，利用A點(diǎn)的應(yīng)變片也要組成同樣功能的電橋來(lái)測(cè)量扭轉(zhuǎn)力矩，在只有彎矩的作用下，A點(diǎn)沿軸線呈45的方向上的伸長(zhǎng)是相等的，即a片b片伸長(zhǎng)量相等而連接于電橋的相鄰臂，則相互抵消電橋輸出為零，其道理與溫度補(bǔ)償是一樣的。所以如此接橋方式可消除彎矩的影響，而只測(cè)量出扭轉(zhuǎn)力矩。另外，A點(diǎn)和B點(diǎn)也可組成全橋來(lái)測(cè)

6、量扭矩。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 將傳感器連接到BZ 2208-A測(cè)力部分的信號(hào)輸入端，打開儀器，設(shè)置儀器的參數(shù)，測(cè)力儀的量程和靈敏度設(shè)為傳感器量程、靈敏度。 2. 主應(yīng)力測(cè)量：將B點(diǎn)應(yīng)變花的導(dǎo)線分別接在儀器前3個(gè)通道的A、B端子上，設(shè)置應(yīng)變儀參數(shù)。 3. 本實(shí)驗(yàn)取初始載荷P0=0kg，Pmax=120 kg，P=30kg，以后每增加載荷30 kg，記錄應(yīng)變讀數(shù)i，共加載4級(jí)，然后卸載。再重復(fù)測(cè)量，共測(cè)三次。取數(shù)值較好的一組，記錄到數(shù)據(jù)列表中。 4. 彎矩測(cè)量：將梁上A點(diǎn)沿軸線方向的應(yīng)變片接入電橋的測(cè)量1點(diǎn)的橋臂A、B，利用1/4橋路測(cè)量。設(shè)置應(yīng)變儀參數(shù)到1/4橋，未加載時(shí)平衡一次，然后轉(zhuǎn)入測(cè)量狀態(tài)。 5. 本實(shí)驗(yàn)取初始載荷P0=0kg，Pmax=120 kg，P=30kg，以后每增加載荷30 kg，記錄應(yīng)變讀數(shù)i，共加載4級(jí)，然后卸載。再重復(fù)測(cè)量，共測(cè)三次。取數(shù)值較好的一組，記錄到數(shù)據(jù)列表中。 6. 扭矩測(cè)量：將梁B點(diǎn)沿軸線呈45的兩個(gè)應(yīng)變片接入測(cè)點(diǎn)1、2的相鄰的兩個(gè)橋臂A、B，利用1/4橋路測(cè)量，設(shè)置應(yīng)變儀參數(shù)為1/4橋；未加載時(shí)平衡測(cè)力通道和所選測(cè)應(yīng)變通道電橋（應(yīng)變部分按平衡鍵，測(cè)力部分按增鍵），然后轉(zhuǎn)入測(cè)量狀態(tài)。 7. 本實(shí)驗(yàn)取初始載荷P0=0