物理實(shí)驗(yàn)參考彎扭組合試驗(yàn)

彎扭組合試驗(yàn)系別精儀系班號制33姓名李加華同組人周銘、申文做實(shí)驗(yàn)日期2005年04月25日教師評定______________實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟練掌握用電測法測定復(fù)合受力條件下圓管指定截面一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的方法（2）根據(jù)理論分析的結(jié)果，正確設(shè)計(jì)布片方案。該方案既能正確分離出應(yīng)力，能測量主應(yīng)力與主方向（3）通過本試驗(yàn)提高對復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力測量的實(shí)驗(yàn)技能實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容（1）試驗(yàn)材料簡圖（忽略剪力作用）（2）截面上表面一點(diǎn)應(yīng)力應(yīng)變分析考察圓管截面上表面一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)。由于豎直方向無應(yīng)力存在，所以可以簡化為平面應(yīng)力狀態(tài)分析。存在x方向的正應(yīng)力與切應(yīng)力應(yīng)力圓如圖所示。應(yīng)變片布片方式如下——上表面1（90o）、2（135o）、3（0o）、4（45o），下表面5（135o）、6（0o）、7（45o）?？紤]上表面測量點(diǎn)，由應(yīng)變圓可知，，，由廣義胡克定律有對于下表面測量點(diǎn)，正應(yīng)力方向改變值為正，且應(yīng)力方向不變值為負(fù)，應(yīng)力圓相對縱軸翻轉(zhuǎn)（3）組橋方式使用電阻應(yīng)變片的目的是精確測量應(yīng)變，以確定一點(diǎn)應(yīng)力值。利用不同的組橋方式可以單獨(dú)獲得彎扭組合受力桿件截面上一點(diǎn)的正應(yīng)力和切應(yīng)力。單臂——通過單個應(yīng)變片得到此點(diǎn)的應(yīng)變值。從前面推到可以看出，理論上有

，，。這將由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證；半橋——測量相鄰兩橋臂對應(yīng)方向的應(yīng)變值之差

，，；對臂——測量相鄰兩橋臂對應(yīng)方向的應(yīng)變值之和

，；全橋——測量兩對橋臂對應(yīng)方向的應(yīng)變值之差，結(jié)合前面半橋和對臂的推導(dǎo)結(jié)果，可知

，實(shí)驗(yàn)中將會應(yīng)用這些組橋方式一一驗(yàn)證推導(dǎo)結(jié)果的正確性；并結(jié)合彈性模量E和材料泊松比計(jì)算應(yīng)力值與主應(yīng)力值。（4）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用試驗(yàn)桿件上已貼好的應(yīng)變片，應(yīng)用各種組橋方式驗(yàn)證理論推導(dǎo)的正確性，并計(jì)算彈性常數(shù)。從試驗(yàn)儀操作面板上調(diào)節(jié)加載速度，控制載荷大小。實(shí)驗(yàn)中測量加載P=50N和P=850N時應(yīng)變片的兩組應(yīng)變值。計(jì)算時以兩組應(yīng)變值相減以消除儀器誤差。所有以上推導(dǎo)中的應(yīng)變、正應(yīng)力、切應(yīng)力變?yōu)?、、。?shí)驗(yàn)設(shè)備（1）電子萬能試驗(yàn)機(jī)（2）電阻應(yīng)變片（3）空心圓管試驗(yàn)裝置一套實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理圓管外徑D=37.10mm，內(nèi)徑d=30.84mm；橫桿長l=201.0mm，測量點(diǎn)到圓管端部距離x=267.0mm；圓管彈性模量E=206GPa，泊松比=0.28；K儀=2.08。（1）單臂應(yīng)變片123456750N5-10-1101106850N61-174-21425-1921517056-164-20325-2020516450N7-10-923107850N60-177-21621-2321316953-167-20719-26203163（2）半橋應(yīng)變片3-63-62-54-72-45-750N-413-4301102850N-60139142-188-233407430138141-188-235/MPa/MPa/MPa-43.6-46.1-41.1-42.015.719.7（3）對臂應(yīng)變片2+5-(4+7)2+4-(5+7)50N167196-12850N-22-144-144-169-194-143-146/MPa/MPa14.116.242.643.4（4）全橋應(yīng)變片(2+5)-(4+7)(2+4)-(5+7)50N378-278850N-76-385-284/MPa/MPa15.4-42.3研究單臂測量結(jié)果，與理論預(yù)估基本吻合。由、計(jì)算泊松比相較理論值偏小。理論計(jì)算值（試驗(yàn)機(jī)加載載荷于兩個彎扭桿件上，）對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)正應(yīng)力的測量值于計(jì)算值比較普偏偏大。首先這可能是對試驗(yàn)點(diǎn)位置的確定出現(xiàn)了問題，比如x值測量偏小，導(dǎo)致計(jì)算值偏小。測量中選取了應(yīng)變花中間空白位置中心作為試驗(yàn)點(diǎn)；然而可以確定正應(yīng)力大小的0o、45o、135o應(yīng)變片中心均較這個點(diǎn)遠(yuǎn)離圓管端部。如果選取應(yīng)變片中點(diǎn)為試驗(yàn)點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)變片的線度，x值約偏小10mm。由此計(jì)算得。這個值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)值波動的中心值吻合較好。由實(shí)驗(yàn)測量值計(jì)算主應(yīng)力，取全橋測量結(jié)果，所選截面上表面點(diǎn)的最大正應(yīng)力，最大切應(yīng)力。思考題（1）圓管受那些內(nèi)力作用，它們沿軸線是如何分布的。答：受彎矩、扭矩和剪力作用。彎矩產(chǎn)生正應(yīng)力和切應(yīng)力流，扭矩產(chǎn)生間切應(yīng)力，剪力產(chǎn)生切應(yīng)力。忽略剪力作用，上表面點(diǎn)彎矩產(chǎn)生切應(yīng)力為零，視作彎矩產(chǎn)生正應(yīng)力和扭矩產(chǎn)生的結(jié)應(yīng)力疊加作用。（2）判定危險截面和危險點(diǎn)，畫出各危險點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)圖。答：危險截面在圓管基部，此處彎矩最大；危險點(diǎn)位于基部上下表面兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)處由彎矩產(chǎn)生的正應(yīng)力最大。應(yīng)力狀態(tài)圖見實(shí)驗(yàn)原理部分。（3）測定一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)時要粘貼幾枚電阻片，怎樣布置。答：需要三片。科學(xué)的布片方式是0o、45o、90o三個方向各布一片，方便