彎扭組合實驗實驗報告

樂享科技彎扭組合實驗實驗報告經營管理樂享實驗二彎扭組合試驗一、實驗目的1．用電測法測定平面應力狀態(tài)下一點處的主應力大小和主平面的方向角；2．測定圓軸上貼有應變片截面上的彎矩和扭矩；3．學習電阻應變花的應用。二、實驗設備和儀器1．微機控制電子全能試驗機；2．電阻應變儀；3．游標卡尺。三、試驗試件及裝置彎扭組合實驗裝置如圖一所示。空心圓軸試件直徑D0＝42mm，壁厚t=3mm，l1=200mm，l2=240mm（如圖二所示）；中碳鋼資料信服極限s＝360MPa，彈性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.28。圖一實驗裝置圖四、實驗原理和方法圖三應變花表示圖1、測定平面應力狀態(tài)下一點處的主應力大小和主平面的方向角；圓軸試件的一端固定，另一端經過一拐臂承受集中荷載P，圓軸處于彎扭組合變形狀態(tài)，某一截面上下表面微體的應力狀態(tài)如圖四和圖五所示。xxxx圖四圓軸上表面微體的應力狀態(tài)圖五圓軸下表面微體的應力狀態(tài)在圓軸某一橫截面A－B的上、下兩點貼三軸應變花（如圖三），使應變花的各應變片方向分別沿0°和±45°。依照平面應變狀態(tài)應變解析公式：xyxycos2xysin2（1）222可獲取關于εx、εy、γxy的三個線性方程組，解得：x00y45045000（2）xy450450由平面應變狀態(tài)的主應變及其方向角公式：221xyxyxy（3）222tg0xyxmin)2(2(

2xy或tg2xymaxy)0（4）xy將式（2）分別代入式（3）和式（4），即可獲取主應變及其方向角的表達式。關于各向同性資料，應力應變關系滿足廣義虎克定律：E11212（5）E22112由式（2）~（5），可得一點的主應力及其方向角的表達式為：1E4504502E22221210045000450（6）tg2045045020045045000、450和450的測量可用1/4橋多點測量法同時測出（見圖六）。Ri、圓軸某一截面彎矩軸向應力x僅由彎矩M引起，故有：Ri依照廣義虎克定律，可得：圖六x又:y0由式（7）~（9）獲取：

M(7)W1(xy)（8）E(9)MEWzx(10)以某截面上應力最大的上點或下點作為測量點。測出X方向應變片的應變值εX（x00）。ε0的測量可用1/4橋接法（見圖七），也可采用半橋接法（見圖八）。R0R0上R下03、圓軸某一截面扭矩T的測量：切應力τx僅扭矩T引起，故有：Tx（11）R0——x方向應變片Rt——溫補片WP依照廣義虎克定律，可得：圖七圖八xGxyG(450450)（12）由式（11）、（12）可得：TGWP(450450)E(450450)(13)WP2(1)(00)的測量可用半橋接法（見圖七），也可采用全橋接法（見圖八）。4545上上R45R-45R上R45上P0=500N，Pmax=1500N，-45P=1000N，N=4。五、實驗步驟R45下R-45下1．設計實驗所需各種數據表格；2．測量試件尺寸；圖七圖八測量三次，取其平均值作為實驗值。3．擬訂加載方案；4．試驗機準備、試件安裝和儀器調整；5．確定各項要求的組橋方式、接線和設置應變儀參數；6．檢查及試車；檢查以上步驟完成情況，爾后預加必然載荷，再卸載至初載荷以下，以檢查試驗機及應變儀可否處于正常狀態(tài)。7．進行試驗；將載荷加至初載荷，記下此時應變儀的讀數或將讀數清零。重復加載，每重復一次，記錄一次應變儀的讀數。實驗最少重復四次，若是數據牢固，重復性好即可。8．數據通過后，卸載、關閉電源、拆線并整理所用設備。六、試驗結果辦理1、原始數據列表并計算各測量值的平均值組橋1/4橋半橋全橋方式測量12345611所用的通道應變上上00上下下下片位45045045000450置理論-60+348+311-311-348+60+696+740應變值實第-88+332+320-305-319+69+644+784際一測組量第-86+333+321-298-309+74+646+783值二組第-84+333+321-297-308+76+650+783三組平均-86+332.67+320.67-300-312+73+646.67+783.33值2.計算實驗點的主應力大小和其方向角，并與理論值(按名義尺寸計算)進行比較由公式：可計算值：上1}210109（320.67-86）106上2（1-0.28）2故有：1092210226（1+0.28）（332.67+86）（）102可計算值:同理:下121010962210109226故有:}（-300+73）10（1+0.28）（-312-73）（-312+300）10下2（1-0.28）22下面將理論應變值代入求解理論值:3、計算圓軸上貼有應變片截面上的彎矩依照公式：而從理論值來看：4、計算圓軸上貼有應變片截面上的扭矩依照公式：TEWP(450450)均2(1)可以獲取T210109160.0423(1(36)4)(783.33)106215.10Nm2(10.28)422而從理論值來看：七、誤差解析1、數據定量解析1）、主應力與主平面方向角相對誤差解析2）、將上述M的計算值與Pl2的值進行比較，并解析其誤差3）、將上述T的計算值與Pl1的值進行比較，并解析其誤差2、定性解析由前面的誤差計算可以看出，實驗結果與真值比較湊近，但是上表面的誤差相比較下表面大，產生較大實驗誤差的原因可以歸納為：（1）、接線接頭處接觸電阻對實驗結果的影響，有些線可能沒有接好也許接的太松，從而引入較大的接觸電阻，而且有些線拆了后又再接上去，接觸電阻前后不一樣樣也會造成相應的誤差；2）、應變片在黏貼時候產生的弊端對測量產生較大影響，由于我們在進行實驗的過程中，發(fā)現我們的測量結果比理論值素來偏大，而且數據的牢固性素來比較好，老師檢查時候說數據牢固性好說明實驗自己的步驟沒有問題，應該是在貼應變片的時候應變片貼的不是很標準；3）、在清零的過程中由于數據變動對實驗結果產生較大的影響；4）、卸載及再加載的過程中由于速度過快，沒有足夠的時間使數據牢固下來可能就讀數了；（5）、本實驗在實驗前并沒有再次進行軸的相關尺寸的測量，而是沿用了一直的標準數據，實質尺寸可能與標準尺寸有出入，從而造成實驗結果的計算誤差；（6）資料自己的質量分布以及弊端對實驗也會造成必然的影響。八、實驗感想與實驗改進建議此次做的實驗名稱是《彎扭組合實驗》。資料力學實驗是資料力學學習的基礎與深入，在其中要用到很多課堂上所學到的理論知識與結果，是將自己所學到的知識付諸實踐的一種形式。在力學實驗中，影響實驗的因素很多，產生誤差的原因也千頭萬緒，要求我們有一顆慎重的心，嚴格控制好實驗條件等多種路子，以最正確的試驗方式表現力學現象，考驗了我們實質著手能力和解析解決問題的能力。資料力學實驗有必然的復雜性，為了在規(guī)定的時間內完成老師所要求的實驗內容，達到優(yōu)異的實驗結果，需要課前認真的預習，因此在課前，我認真預習了實驗講義上提到的相關步驟與注意事項，認識了儀器的工作原理、性能、正確的操作步驟與各種橋路的接法及其電路原理，寫好了實驗預習報告。預習是實驗前面必定要完成的工作，但是工作的重點還是在實驗過程中。我在做實驗的過程中，格外小心，由于我們所用的全能試驗機是一種比較精確地儀器，稍微不注意就會使得機器所施加的力高出我們的預期要求。我感覺是要過程中老師的指導是必不可以少的，在本次試驗中，老師給了我們三個她要求檢查的地方（三種橋路所測得三種數值），經過老師在實驗過程中的檢查，可以使我意識到我的實驗可否在一路正確的進行下去。在讀數的過程中必然要小心，由于數據擁有變動性，不要馬虎了事，必然要等數據牢固后在進行讀數、這樣才可以保證我們所測量的數據的精確性。試驗完成后，要認真清理試驗臺，把所有的儀器恢復到位。在實驗完成后，我認真的辦理了實驗數據。實驗數據是定量解析的依照，是研究、考據力學規(guī)律的第一手資料。本次試驗我進一步學習了用電腦辦理實驗數據，剛開始我還不是很