實(shí)驗(yàn)七 平面應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力測(cè)試.doc

中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名白永剛 班級(jí) 土木11-9班 實(shí)驗(yàn)日期2012-12-30實(shí)驗(yàn)七 平面應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力測(cè)試薄壁圓筒在彎扭組合變形作用下的主應(yīng)力測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、用電測(cè)法測(cè)測(cè)定平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的大小及方向，并與理論值進(jìn)行比較。2、測(cè)定薄壁圓筒在彎扭組合變形作用下的彎矩和扭矩。3、學(xué)習(xí)電阻應(yīng)變花的應(yīng)用。4、學(xué)習(xí)用各種組橋方式測(cè)量內(nèi)力的方法，進(jìn)一步熟悉電測(cè)法的基本原理和操作方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置 電阻應(yīng)變測(cè)力儀一套三、 實(shí)驗(yàn)原理及方法1. 測(cè)定主應(yīng)力的大小和方法薄壁圓筒彎扭組合變形受力簡圖如圖1，橫截面A-B為被測(cè)位置，由應(yīng)力狀態(tài)理論分析可知，薄壁圓筒表面上的A、B點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)。若在被測(cè)位置xy平面內(nèi)，沿xy 方向的線應(yīng)變?yōu)?、，剪?yīng)變?yōu)?根據(jù)應(yīng)變分析可知，該點(diǎn)任一方向的線應(yīng)變計(jì)算公式為 由此得到主應(yīng)變和主應(yīng)力的方向分別為 （2）對(duì)于各向同性材料，主應(yīng)變、和主應(yīng)力、方向一致，應(yīng)用廣義胡克定律，即可確定主應(yīng)力、 (3)式中E、分別為構(gòu)件材料的彈性模量和泊松比。該實(shí)驗(yàn)采用1/4橋公共補(bǔ)償測(cè)量 2. 測(cè)定彎矩薄壁圓筒雖為彎扭組合變形，但A和C 兩點(diǎn)沿X方向只有因彎曲應(yīng)力引起的拉伸或壓縮應(yīng)變，且兩者數(shù)值相等，符號(hào)相反，故采用半橋測(cè)量，設(shè)測(cè)得A、B兩點(diǎn)由彎矩引起的軸向應(yīng)變?yōu)?。由廣義胡克定律得 (4)由截面上最大彎曲應(yīng)力公式，可得到截面A、B的彎矩實(shí)驗(yàn)值為 (5)3. 測(cè)定扭矩當(dāng)薄壁圓筒受純扭轉(zhuǎn)時(shí)，B、D兩點(diǎn)45o方向和-45o方向的應(yīng)變片都是沿主應(yīng)力方向。且主應(yīng)力、數(shù)值相等符號(hào)相反，因此采用全橋測(cè)量，可得B、C兩點(diǎn)由扭矩引起的主應(yīng)變由平面應(yīng)力狀態(tài)的廣義胡克定律得 (6)因扭轉(zhuǎn)時(shí)主應(yīng)力與剪應(yīng)力相等，故有 (7)得到截面A-B的扭矩實(shí)驗(yàn)值為 (8)四、實(shí)驗(yàn)步驟1.設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2測(cè)量試件尺寸、加力臂的長度和測(cè)點(diǎn)距力臂的距離。3將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按不同測(cè)試要求接入電阻應(yīng)變儀，組成不同的測(cè)量電橋，并調(diào)整好所用儀器設(shè)備。（1）主應(yīng)力測(cè)試，方向測(cè)定；（2）測(cè)定彎矩M和扭矩T。4實(shí)驗(yàn)加載。從開始加載，到為止，每隔200N記錄應(yīng)變讀數(shù)，直至最終載荷；5完成一項(xiàng)測(cè)試后，重新組橋測(cè)試，重復(fù)3、4。 6實(shí)驗(yàn)結(jié)束，卸載、關(guān)閉電源，拆線整理所有設(shè)備，清理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將所有儀器、設(shè)備復(fù)原。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1基本參數(shù)。 薄壁圓筒截面梁彈性模量，泊松比； 加載點(diǎn)到橫截面的軸向距離；垂直距離a=250mm 矩形截面梁的尺寸；2原始數(shù)據(jù)表（a）主應(yīng)力測(cè)試輸出應(yīng)變讀數(shù) 10027-730-278-2730078-2690-8125-84500132-41149-13741-144700183-61206-19258-200900235-81264-24974-260表（b） 彎矩測(cè)定輸出應(yīng)變讀數(shù)100300500700900M-27-81-135-191-248表（c） 扭矩測(cè)定輸出應(yīng)變讀數(shù)100300500700900T77 2233695166633數(shù)據(jù)處理及測(cè)量結(jié)果200 51-1960-5417-5720054-1559-5616-6020051-2057-5517-5620052-2062-5716-6052-18.559.5-55.516.5-58.25=-55.25 =146.5A點(diǎn)主應(yīng)變及主方向?qū)嶒?yàn)值為=-0.751 =19.65OA點(diǎn)主應(yīng)變及主方向理論值為相對(duì)誤差18彎矩實(shí)測(cè)值為=47.5N*m彎矩理論值為48N*m相對(duì)誤差為1.4扭矩實(shí)測(cè)值為 =52.4N*m扭矩理論值為50N*m相對(duì)誤差為4.8六、誤差分析本實(shí)驗(yàn)的誤差來源主要為以下幾點(diǎn)：1. 貼片誤差。貼片位置的偏離、膠層的薄厚都會(huì)引起誤差；2. 儀器誤差。力傳感器、測(cè)力器、應(yīng)變儀本身均有一定的儀器誤差，會(huì)導(dǎo)致力和輸出應(yīng)變的不準(zhǔn)確；3. 偶然誤差