彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、薄壁圓管彎扭組合變形應(yīng)變測定實(shí)驗(yàn)一實(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)備彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置；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。薄壁圓管在P力作用下產(chǎn)生彎扭組合變形。薄壁圓管材料為鋁合金，其彈性模量E為72gN2,泊松比為0.33。薄壁圓管截圖1m2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a圖3圖4扭矩。I-I截面現(xiàn)有A、B、C、D四個(gè)測點(diǎn)，其應(yīng)力狀態(tài)如圖3所示。每點(diǎn)處已按-5。、0。、+45。方向粘貼一枚三軸450應(yīng)變

2、花，如圖4所示。圖2四實(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(gè)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(gè)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、，則主應(yīng)力大小的計(jì)算公式為-450452_45+)1上：(&_)2+(_)2452_450045主應(yīng)力方向計(jì)算公式為2.a.b.8-8tg2a=(8-8)-0-8)0-45450彎矩、剪力、扭矩所分別引起的應(yīng)力的測定彎矩M引起的正應(yīng)力的測定或tg2a二-只需用B、D兩測點(diǎn)0。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88=Md-M2然后由虎克定律可求得彎矩M引

3、起的正應(yīng)力E8Q=E8=Md-MM2應(yīng)變8-8-454528-E+80-45B45BADD(a)B(b)AAC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)變片組成圖圖5測得扭矩Mn在45。方向所引起的線應(yīng)變88nd-n4由廣義虎克定律可求得剪力Mn引起的剪應(yīng)力E8G8Tndnd-n4(1+2(b)所示全橋線路，可5c.剪力Q引起的剪應(yīng)力的測定用A、C兩被測點(diǎn)-45。、45o方向的應(yīng)變片組成圖5(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880-Q4由廣義虎克定律可求得剪力Q引起的剪應(yīng)力E8G8TQdQdQ4(1+卩丿2五實(shí)驗(yàn)步驟接通測力儀電源，將測力儀開關(guān)置

4、開。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。預(yù)加50N初始載荷，將應(yīng)變儀各測量通道置零；分級(jí)加載，每級(jí)1OON,加至450N,記錄各級(jí)載荷作用下應(yīng)變片的讀數(shù)應(yīng)變，然后卸去載荷。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)變載荷、AB45。（R）10o（R）245o（R）345o（R）40o（R）545o（R）6P（N）AP（N）S（悶（匹）S（悶（陰）S（陰）（陰）S（匹）（陰）S（悶（陸）S（悶（陰）50000000100990-98127165

5、-21150990-98127165-21100980-97121162-232501970-195248327-44100990-94126162-233502960-289374489-671001002-95124164-224503962-384498653-89A8d均（陰990.5-96124.5162.3-22.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1續(xù)讀數(shù)應(yīng)變載荷、CD45o（R）70o（R）845o（R）945o（R）100o（R）1145o（R）12P（N）AP（N）S（悶8（匹）8（悶8（陰）8（陸）、8（陰）8（卩8）、8（陸）8（憾）、8（陸）8（卩8）8（陰）5000000010051-2-5

6、422-165-12815051-2-5422-165-12810050-4-5423-164-129250101-6-10845-329-25710051-2-5421-162-129350152-8-16266-491-38610051-2-5221-163-130450203-10-21487-654-516山d均血）50.8-2.5-53.521.8-163.5-129實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2及結(jié)果讀數(shù)應(yīng)變載荷彎矩（M）扭矩（Mn）剪力（Q）P(N)AP(N)8Md(陰)A8Md(悶8nd(Ms)A8nd(Ms)8Qd(陰)A8Qd(陰)5000010033029590150330295901003

7、2530091250655595181100329300913509848952721003282989045013121193362山力均（ME）d均328298.390.5應(yīng)力m2M11.81Tn4.04TQ1.23實(shí)驗(yàn)結(jié)果被測點(diǎn)王應(yīng)力）ABCD1m2/4.7212.72.681.54c3W23m厶-5.36-1.72-2.97-12.89a度丿o01133.90-16.70134.40107.220o343.9073.3044.4017.220七思考題1.測定由彎矩、剪力、扭矩所引起的應(yīng)變，還有哪些接線方法，請(qǐng)畫出測量ED電橋的接法。測量彎矩引起的應(yīng)變，還可以用R5或R11與補(bǔ)償片組成單

8、臂半橋，見圖（a）;測量扭矩引起的應(yīng)變見圖（b）；BB(b)VC.測量剪力引起的應(yīng)變見圖(C)；BRiRRRCR?(K3)R補(bǔ)償片R補(bǔ)償*/D皿快)陥償片耳卜償片2.本實(shí)驗(yàn)中能否用二軸450應(yīng)變花替代三軸450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45o應(yīng)變花替代三軸45o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，只要求主應(yīng)力大小，兩個(gè)未知數(shù)，只要用兩個(gè)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iYBDIISEO300PI-I截面A、B、C、D各點(diǎn)主應(yīng)力大小和方向計(jì)算：I-I截面作用的力有剪力Q=P=10

9、0(N)扭矩M二0.2P=20(Nm)n彎矩M=0.3P=30(Nm)I-I截面幾何性質(zhì)抗扭截面模量抗彎截面模量W=D3C-a4)=4.915X10-6n16W二嗒9-丄258X10-6m3)m3)A、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M20彎曲剪應(yīng)力n-:W4.915X10-6二4.07Mpa)100兀x18.25x2.5x10-6二0.7Mpa)A點(diǎn)剪應(yīng)力C點(diǎn)剪應(yīng)力A點(diǎn)主應(yīng)力A點(diǎn)主應(yīng)力方向C點(diǎn)主應(yīng)力t圓管壁厚R0=18.25mmt=t+t二4.77(Mpa)nQt=t-t=3.37(Mpa)nQ=t=4.77(Mpa)13a=-45o0=t=3.37(Mpa)13C點(diǎn)主應(yīng)力方向a0一45oB、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-nnWmaxmin二4.07Mpa)M_30W_2.458x10-6_12.2Mpa)l(-、1xy2+T2xy2l乙丿+xy2土+4.072_13.4Mpa)12.2+23_6.1-7.3_-1.2(Mpa)2T2x4.07B點(diǎn)王應(yīng)力方向tg2a