復(fù)雜應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

復(fù)雜應(yīng)力實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、試驗(yàn)原理1．應(yīng)變花的類(lèi)型薄壁圓筒的彎扭組合變形應(yīng)變片可以測(cè)量一個(gè)方向上的線應(yīng)變，那么要測(cè)量多個(gè)方向上的應(yīng)變就必須使用應(yīng)變化，所謂應(yīng)變化，實(shí)際就是多個(gè)應(yīng)變片的組合（把它們同時(shí)貼在一個(gè)基底上）常用應(yīng)變化有幾種類(lèi)型：0、45、90度應(yīng)變花0、60、120度應(yīng)變花0、90、135度應(yīng)變花第2頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．結(jié)構(gòu)示意圖abPIII-I截面dDI-I截面受三種載荷作用D=80mmd=70mmMn=PaM=PbQ=Pa=500mmb=250mm300)mm薄壁圓筒的彎扭組合變形第3頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月abPIIIIII第一步：將載荷P向II-II截面簡(jiǎn)化PIIIIIIMnIIIIII截面III：載荷P截面II：載荷P扭矩Mn(Pa)薄壁圓筒的彎扭組合變形第4頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二步：將載荷P由II-II截面向I-I截面簡(jiǎn)化PIIIIIIMnPIIMnM截面II：載荷P扭矩Mn(Pa)截面I：載荷P扭矩Mn(Pa)彎矩M（Pb)薄壁圓筒的彎扭組合變形第5頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因此，截面I-I上一點(diǎn)A，受到彎矩M、扭矩Mn和剪力P三種作用第一，彎矩彎矩M在截面上產(chǎn)生垂直于截面的正應(yīng)力，中性層之上為拉應(yīng)力，中性層之下為壓應(yīng)力，并切A點(diǎn)拉應(yīng)力最大σmaxA第二，扭矩扭矩Mn在截面上產(chǎn)生平行于截面的剪應(yīng)力，方向垂直于半徑，大小和它到圓心的距離成正比，并且A點(diǎn)剪切應(yīng)力最大τmaxA薄壁圓筒的彎扭組合變形第6頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三，剪力剪力P在截面上產(chǎn)生平行于截面的剪切應(yīng)力，由于A點(diǎn)處在空心圓筒的頂端且是邊緣點(diǎn)，因此剪力P在A點(diǎn)沒(méi)有剪切應(yīng)力sxsxtxytxy薄壁圓筒的彎扭組合變形第7頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月sxsxtxytxy取A點(diǎn)處的一個(gè)單元體來(lái)分析其應(yīng)力狀態(tài)左右平面——有彎矩產(chǎn)生正應(yīng)力sx;和扭矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力txy,前后平面——只有扭矩在前后平面產(chǎn)生的剪切應(yīng)力txy,（剪切應(yīng)力互等定律）上下平面——既沒(méi)有正應(yīng)力s也沒(méi)有剪切應(yīng)力t,（因此，屬于平面應(yīng)力狀態(tài)）3．應(yīng)力狀態(tài)分析薄壁圓筒的彎扭組合變形第8頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月sxsxtxytxyAsxsxtxytxy逆著Z軸向下投影薄壁圓筒的彎扭組合變形第9頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．主應(yīng)力s1

及s3理論計(jì)算I-I截面上的彎矩M=PbI-I截面上的扭矩Mn=Pa取A點(diǎn)為研究對(duì)象，研究其應(yīng)力狀態(tài)其中：薄壁圓筒的彎扭組合變形sxtxysxtxy第10頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5．主應(yīng)力s1

及s3電測(cè)方法

1）x

和xy的求解由于要求出最大主應(yīng)力1和最小主應(yīng)力3，必須先求出x和xy（y=0）根據(jù)廣義胡克定律有：三個(gè)方程可以求解兩個(gè)未知數(shù)x和xy（y=0）,但x,y和xy必須為已知。薄壁圓筒的彎扭組合變形第11頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2）x,y和xy

的求解由于應(yīng)變片只能測(cè)量某一個(gè)方向的線應(yīng)變，而不能測(cè)量角應(yīng)變，因此，必須借助任意角度線應(yīng)變公式轉(zhuǎn)換

根據(jù)任意角度方向上的線應(yīng)變公式：由于求解三個(gè)未知數(shù)x,y和xy，需要三個(gè)方程，因此，必須建立三個(gè)聯(lián)系方程進(jìn)行求解，可令=0，45，90度（0，60，120度）（0，90，135度）這樣只要測(cè)量三個(gè)方向上的線應(yīng)變，帶入公式就可以得到x,y和xy薄壁圓筒的彎扭組合變形第12頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3）求解步驟

測(cè)量

1，

2

和

3

算出x,y和xy算出x和xy（其中：y=0）要求出最大主應(yīng)力1和最小主應(yīng)力3測(cè)量角度的選擇應(yīng)注意：

a.角度應(yīng)該取得比較特殊b.考慮市場(chǎng)上是否有這樣的應(yīng)變花薄壁圓筒的彎扭組合變形第13頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6．彎矩M和扭矩MN的測(cè)量注：x

和xy取載荷P=650N時(shí)的值代如公式薄壁圓筒的彎扭組合變形第14頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、步驟1、連接工作片（觀察使用的通道號(hào)），由于只有三個(gè)工作應(yīng)變片，因此，只有要三個(gè)惠斯登電橋薄壁圓筒的彎扭組合變形R2UACAADBBDCCR1R3UBDUBDR3R4R4?橋每通道獨(dú)立補(bǔ)償R1ABR1ABR1AB

由于儀器每個(gè)通道（惠斯登電橋）的A接線柱內(nèi)部連通，因此，可以轉(zhuǎn)換為下圖R1BABB

因此，工作片一端接A接線柱，一端接B接線柱，B接線柱代表了通道號(hào)第15頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、加載，第一次加150N，每次增加100N，總共加到650N（最大的砝碼100N，其次分別是50N，20N，10N）2.設(shè)置儀器參數(shù)（按“設(shè)置/退出”按鈕）

S1：05

S2：05

S3：2.20（1/4橋靈敏度）

S6：1

S9：1（存儲(chǔ)儀器參數(shù)）(本次實(shí)驗(yàn)不需要調(diào)整參數(shù)）3.加載前，按“平衡”按鈕，對(duì)5個(gè)通道進(jìn)行初始回零5.加載后，按“手動(dòng)”按鈕，對(duì)所測(cè)通道進(jìn)行讀書(shū)、紀(jì)錄第16頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、注意事項(xiàng)1、加砝碼要注意輕拿輕放，避免沖擊，搖晃2、是在加所有砝碼之前進(jìn)行調(diào)“平衡”薄壁圓筒的彎扭組合變形3、信號(hào)采集分析儀顯示的通道號(hào)（數(shù)碼管顯示的左邊數(shù)據(jù)）與所測(cè)應(yīng)變片的方向沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系。第17頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)報(bào)告23頁(yè)）材料牌號(hào):45鋼外徑D:80mm彈性模量E：1.9-2.1×1011內(nèi)徑D:70mm泊松比U:0.284靈敏系數(shù)K：2.20力臂a:500mm電阻值：120歐懸臂b:300mm(250mm)計(jì)算彎矩和扭矩時(shí)的載荷取P=650N（實(shí)驗(yàn)報(bào)告25頁(yè)，中間的表）

薄壁圓筒的彎扭組合變形第18頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年