試驗(yàn)一桿板式薄壁結(jié)構(gòu)參加受力試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一 桿板式薄壁結(jié)構(gòu)參加受力實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：基本型實(shí)驗(yàn)的意義在飛機(jī)薄壁結(jié)構(gòu)中為了使用上的需要， 往往設(shè)置一些開(kāi)口或分離面， 如機(jī)翼上起落架的收放艙、機(jī)翼與機(jī)身的對(duì)接面，在開(kāi)口區(qū)一部分結(jié)構(gòu)元件（如桁條或緣條）切斷，被切斷緣條的內(nèi)力通過(guò)與其相鄰的壁板傳到附近的桁條上去， 即通過(guò)壁板的受剪使開(kāi)口處未截?cái)嗟蔫鞐l逐漸參加受力；同樣，在結(jié)構(gòu)分離面處接頭所受的集中力通過(guò)壁鈑的受剪傳遞到鄰近不與接頭相連的桁條上去，使這些桁條逐漸參加受力，上述現(xiàn)象即稱(chēng)為薄壁結(jié)構(gòu)的《參加受力》問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)可以演示薄壁結(jié)構(gòu)的參加受力現(xiàn)象， 增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)， 加深對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)基本理論的理解以至提高工程設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨Y(jié)構(gòu)靜力實(shí)驗(yàn)的一般程序，培養(yǎng)學(xué)生從事飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力實(shí)驗(yàn)的能力；測(cè)量分析試件各元件內(nèi)力的分布情況，加深對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)元件參加受力概念的理解；通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的比較，分析計(jì)算模型的不足，認(rèn)識(shí)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的必要。試件和應(yīng)變片的布置試件為具有三根緣條的平面壁板結(jié)構(gòu)，為了模擬支持條件及消除固定端局部應(yīng)力的影響，將試件設(shè)計(jì)成上下對(duì)稱(chēng)，對(duì)稱(chēng)面處可看作試件的固定端。如圖1所示，已在板桿式薄壁結(jié)構(gòu)試件的中緣條、 側(cè)緣條上貼上應(yīng)變片， 在壁板上貼上應(yīng)變花。為了解中緣條如何將接頭的集中外載荷通過(guò)壁板傳給側(cè)緣條， 側(cè)緣條如何參加受力，請(qǐng)選用圖 1所示試件上的全部或部分應(yīng)變片，制定你認(rèn)為正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和記錄方案。4 實(shí)驗(yàn)裝置和儀器設(shè)備 （實(shí)驗(yàn)裝置的連接圖如圖 2所示）加載裝置：液壓加載車(chē)及液壓作動(dòng)筒；b) 測(cè)力裝置：三噸電子秤及 BLR—1力傳感器；應(yīng)變測(cè)量裝置：YJ—25型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及P20R—25型預(yù)調(diào)平衡箱。實(shí)驗(yàn)步驟接通電源，打開(kāi)儀器電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱半小時(shí)；按試件布置應(yīng)變片接線，注意應(yīng)變片的編號(hào)與預(yù)調(diào)平衡箱接線點(diǎn)的編號(hào)相互對(duì)應(yīng)；將應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)旋轉(zhuǎn)鈕指在應(yīng)變片靈敏系數(shù)標(biāo)定的值；在零載情況，將電子秤測(cè)力計(jì)調(diào)零，記下與各應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的預(yù)調(diào)平衡箱各點(diǎn)的初讀數(shù)值。e) 操縱液壓加載車(chē)通過(guò)液壓作動(dòng)筒進(jìn)行分級(jí)加載，每級(jí)為

2000N加載至

14000N，并逐級(jí)記錄各應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變值于表 1。卸載至零。對(duì)步驟4、5、6重復(fù)進(jìn)行一次。初步分析實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，若有異常及時(shí)查找原因，排除故障，然后重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。載荷卸為零，儀器斷電，清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及結(jié)果分析a)對(duì)每個(gè)應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)的結(jié)果繪制P線性擬合直線，求得P10000N的應(yīng)變值。b)將緣條上的應(yīng)變值，用E換算成應(yīng)力值，E7.06106N/cm2，為L(zhǎng)Y12鋁的彈性模量。然后分別繪制P10000N時(shí)中緣條和側(cè)緣條的正應(yīng)力沿縱軸x的變化曲線。c)根據(jù)壁板上每一應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變值計(jì)算出剪力，LY12鋁的剪切彈性模G2.7106N/cm2。由測(cè)得的應(yīng)變0，45，45，根據(jù)下面的應(yīng)變變換式：xcos2ysin2xysincos0xcos20ysin20xysin0cos0x45xcos245ysin245xysin45cos451xyxy245xcos245ysin245xysin45cos4512可解得 x、y和xy

x y xyx 0 y 45 45 0 xy 45 45可算得剪應(yīng)力GxyG4545繪制P10000N時(shí)壁板剪應(yīng)力沿縱軸x的變化曲線。d) 將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較， 分析理論計(jì)算模型中各種簡(jiǎn)化的不足， 并寫(xiě)出分析意見(jiàn)。表1 各應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變記錄載荷值N02000400060008000100001200014000載荷值N02000400060008000100001200014000載荷值N0

各測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變值側(cè)緣條應(yīng)變測(cè)量點(diǎn) 中緣條應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8壁板測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變值1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12壁板測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變值13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 242000400060008000100001200014000理論計(jì)算模型薄壁結(jié)構(gòu)的《參加受力》問(wèn)題的試件，是飛機(jī)薄壁結(jié)構(gòu)抽象出來(lái)的理想化模型，為一個(gè)三條的鈑屏，中緣條的一端懸掛，另一端受集中載荷，理論計(jì)算模型的簡(jiǎn)化假設(shè)如下：1、認(rèn)為有足夠多的剛硬橫向支柱，因而可忽略試件的橫向變形；2、假設(shè)壁板只承受剪應(yīng)力，剪應(yīng)力沿鈑屏寬度方向不變，壁板承受正應(yīng)力的能力采用以下三種方式簡(jiǎn)化：1）完全不考慮壁板承受正應(yīng)力的能力；2）將壁板承受正應(yīng)力的面積均分給壁板兩邊的緣條上，與中、側(cè)緣條一起承受正應(yīng)力（3）將壁板按有效寬度的概念，有效寬度取15t的壁板面積加給側(cè)緣條，有效寬度取30t的壁板面積加給中緣條，與緣條一起承受正應(yīng)力，t為壁板厚度。3、試件長(zhǎng)度比縱向桁條間距大得多；4、不考慮橫向支柱對(duì)試件縱向位移的約束，因而在自由端面處，中緣條內(nèi)力為P，側(cè)緣條內(nèi)力為零。根據(jù)以上的假設(shè)，推導(dǎo)出中緣條、側(cè)緣條和壁板的應(yīng)力沿縱軸的分布計(jì)算公式為：中緣條正應(yīng)力112F2ekx0F1側(cè)緣條正應(yīng)力21ekx0壁板的剪應(yīng)力kF2ekx0t式中——平均應(yīng)力，0FP；k——衰減系數(shù)，k2F12F2Gt02FF1F2Eb12E和G——材料的拉伸和剪切彈性模量，E7.06106N/cm2，G2.7106N/cm2，F(xiàn)1為中緣條承受正應(yīng)力的面積；F2為每根側(cè)緣條承受正應(yīng)力的面積；t為壁板厚度。中緣條為兩XC211