圓管彎扭實(shí)驗(yàn)

關(guān)于圓管彎扭實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)電測(cè)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)從按實(shí)驗(yàn)要求制定貼片方案，粘貼電阻片、引線、編號(hào)到測(cè)量所貼電阻片的應(yīng)變，以及用不同組橋方式分離內(nèi)力的一整套實(shí)驗(yàn)過(guò)程都由同學(xué)自己來(lái)完成。2、學(xué)習(xí)測(cè)定一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的方法。3、學(xué)習(xí)利用各種組橋方式測(cè)量?jī)?nèi)力的方法。4、學(xué)習(xí)電阻片的粘貼方法。5、進(jìn)一步熟悉電測(cè)法的基本原理與操作方法。第2頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.工程背景—車床、銑床受彎扭聯(lián)合作用的構(gòu)件，在工程中比比皆是?，F(xiàn)僅舉幾例加以說(shuō)明。1.工廠中用于機(jī)械加工的車床、銑床等主軸就是一種典型的復(fù)合受力形式，主軸的內(nèi)力——彎矩、扭矩、軸力等。MkM內(nèi)力圖P第3頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.工程背景—汽車

2.汽車在崎嶇道路上行駛時(shí)，車架處于復(fù)合受力狀態(tài)下。其內(nèi)力有彎矩、扭矩。第4頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.工程背景—自行車

3.自行車的拐臂，由于腳踏板的受力點(diǎn)與拐臂不在同一中心線上，拐臂的內(nèi)力既有彎矩，又有扭矩。第5頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天三.理論分析及布片方案討論

實(shí)驗(yàn)裝置P741625圓管試件；拐臂；加力點(diǎn)；固定端；測(cè)量截面；電阻應(yīng)變片；電阻應(yīng)變儀。3第6頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天思考題在討論之前請(qǐng)認(rèn)真思考下列問(wèn)題：圓管受那些內(nèi)力作用，它們沿軸線是如何分布的；畫(huà)出指定點(diǎn)A,B的應(yīng)力狀態(tài)圖；測(cè)定一點(diǎn)平面應(yīng)力狀態(tài)時(shí)需要貼幾枚電阻片，如何布置；測(cè)定彎矩、扭矩時(shí)，電阻片如何布置；如果要求用半橋、對(duì)臂、全橋分別測(cè)出指定截面的彎矩、扭矩，如何選擇電阻片；選擇布片位置的原則是什么；為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在布片時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題。第7頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天布片方案要求自己設(shè)計(jì)布片方案，該方案應(yīng)滿足以下要求：1.能測(cè)定一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)。2.能分離出截面內(nèi)力。3.用的應(yīng)變片數(shù)量越少越好，包括補(bǔ)償片每組只有10片應(yīng)變片。第8頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天應(yīng)力狀態(tài)分析=+σxσxσxσx

xy

xy

xy

xy上表面第9頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天

單向壓縮狀態(tài)

在45o與135o上的分量σxσxσ2σ2σ2σ2σ2σ2在45o方向上的應(yīng)力σ45

為在135o方向上的應(yīng)力σ135

為σ2-σ2-45o135oσxσx-σ應(yīng)力圓第10頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天純剪應(yīng)力狀態(tài)

在45o

與135o

上的分量

xy

xy

在45o方向上的應(yīng)力σ45

為+

在135o方向上的應(yīng)力σ135

為

—

45o135o

xy

xy

應(yīng)力圓第11頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天各應(yīng)變片內(nèi)所含應(yīng)變分量及方向自行分析每片應(yīng)變片所含的應(yīng)變分量。根據(jù)每片的應(yīng)力分量，再確定組橋方案。第12頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天在45o斜截面上應(yīng)力狀態(tài)

45o135oσ2σ2σ2σ2σ2σ2=+疊加σ2σ2σ2τ+σ2τ+τ

-σ2τ

-σ2第13頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求測(cè)量表面A點(diǎn)的一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)，求出各個(gè)應(yīng)力分量，并得出主應(yīng)力的大小及主方向；利用半橋、對(duì)臂、全橋等組橋方式，分別測(cè)出彎矩My與扭矩Mk各自所引起的應(yīng)變值。每項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容的數(shù)據(jù)，需要重復(fù)加卸載兩個(gè)循環(huán)以上，以保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定和可靠。要求兩次的測(cè)量得到的應(yīng)變差之間小于5%。第14頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天用廣義虎克定律

計(jì)算測(cè)點(diǎn)的平面應(yīng)力狀態(tài)將測(cè)量結(jié)果代入公式，可得到第15頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天計(jì)算測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力與主方向與軸線的夾角第16頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)測(cè)量空心圓管的內(nèi)外經(jīng)；測(cè)量加力點(diǎn)到測(cè)量截面的距離L，加力點(diǎn)到圓管中心的距離Lk,；初載荷P0=200N，末載荷Pn＝1200N；鋼材的彈性模量E＝2.06×105MPa；鋼材的泊松系數(shù)＝0.28；電阻片靈敏系數(shù)K片＝2.08；設(shè)電阻應(yīng)變儀靈敏系數(shù)K儀＝2.08；試驗(yàn)機(jī)加載速度2mm/min。第17頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求將各類原始數(shù)據(jù)整理成表格；根據(jù)所測(cè)應(yīng)變值計(jì)算一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)；計(jì)算主應(yīng)力σ1，σ2及主方向θ并與理論值比較，計(jì)算相對(duì)誤差；根據(jù)各種組橋方式測(cè)出的應(yīng)變，計(jì)算出彎矩與扭矩，并與理論值比較，計(jì)算誤差（建立Mi=f(ε)）；對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析討論，分析誤差來(lái)源，比較各種組橋方式的利弊；根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的目的與要求提出自己的布片方案（用最少的應(yīng)變片）；體會(huì)與收獲。第18頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天應(yīng)知道—課后的幾個(gè)思考題本次實(shí)驗(yàn)課完成后，應(yīng)知道：

外力如何簡(jiǎn)化到測(cè)量截面上；如何測(cè)一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)；如何分離內(nèi)力；使用電橋的目的；在哪個(gè)方向上正應(yīng)力最大；在某個(gè)方向上正應(yīng)力為零，那該方向上的正應(yīng)變也為零嗎？剪應(yīng)變?nèi)绾螠y(cè)，ε90？剪應(yīng)變?cè)谀膫€(gè)方向上引起的線應(yīng)變最大;

剪力如何得到，Q對(duì)XY平面產(chǎn)生何影響？第19頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天附1/4橋測(cè)量的操作步驟按順序?qū)⒃嚰险迟N的各個(gè)應(yīng)變片（工作片）接到每個(gè)通道的AB接線端上，BB’為短接狀態(tài)；將溫度補(bǔ)償片接到公共端；運(yùn)行軟件或按‘聯(lián)機(jī)鍵’，自動(dòng)檢測(cè)聯(lián)機(jī)狀態(tài)；在參數(shù)設(shè)置界面，設(shè)置各測(cè)量點(diǎn)連接形式為應(yīng)變1-1和設(shè)置各測(cè)量點(diǎn)靈敏系數(shù)等參數(shù)；在初始載荷時(shí)先在自動(dòng)平衡狀態(tài)按‘自動(dòng)平衡’，顯示測(cè)量的自動(dòng)平衡結(jié)果；然后轉(zhuǎn)到試采樣狀態(tài)，按‘開(kāi)始測(cè)量鍵’采樣一次，顯示初始值，檢查測(cè)量數(shù)據(jù)有無(wú)問(wèn)題；正式實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)到掃描采樣狀態(tài)，在初始載荷下按‘掃描采樣’采樣一次，顯示初始值；在加載過(guò)程中，達(dá)到每個(gè)預(yù)定的載荷時(shí)，按‘掃描采樣’進(jìn)行一次采樣；實(shí)驗(yàn)完成后，打印或拷貝數(shù)據(jù)。第20頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月