薄壁圓管彎扭組合變形應變測定實驗

1、1薄壁 圓管 彎扭組合變形應變測定實驗一.實驗目的1. 用電測法測定平面應力狀態(tài)下主應力的大小及方向;2.測定薄壁圓管在彎扭組合變形作用下.分別由彎矩、剪力和扭矩所引起的應力。二.實驗儀器和設(shè)備1. 彎扭組合實驗裝置；2. YJ-1501A/SZ靜態(tài)數(shù)字電阻應變儀。三.實驗原理彎扭組合實驗裝置如圖1所示。它由 薄壁圓管1 （己粘好應變片），扇臂2.鋼 索3,傳感器4,加載手輪5.座體6,數(shù) 字測力儀7等組成。試驗時.逆時針轉(zhuǎn)動 加載手輪，傳感器受力，將信號傳給數(shù)字 測力儀.此時.數(shù)字測力儀顯示的數(shù)字即 為作用在扇臂頂端的載荷值.扇臂頂謊作用力傳遞至薄壁圓管上，薄壁圓管產(chǎn)生彎扭組合變形。薄壁圓管

2、材料為鋁合金.其彈 性模量E為70 4%：,泊松比“為 0.33。薄壁圓管截面尺寸、受力簡 圖如圖2所示.I - I截面為被測試 截面.由材料力學可知，該截面上 的內(nèi)力有彎矩、剪力和扭矩。取I - 1截面的A、B、C、D四個被測點. 其應力狀戀如圖3所示。每點處按 -45卜、0 +45卜方向粘貼一枚三軸 巾5卜應變花.如圖4所示。BDI -I二TQB-向f180°900"Ir270°圖4圖5四. 實驗內(nèi)容及方法1. 指定點的主應力大小和方向的測定受彎扭組合變形作用的薄壁圓管其表面各點處于平面應力狀態(tài).用應變花測出三個方 向的線應變.然后運用應變-應力換算關(guān)系求出主

3、應力的大小和方向。由于本實驗用的是 45、應變花.若測得應變5、5.則主應力大小的計算公式為主應力方向計算公式為仗2a =2#2. 彎矩、剪力、扭矩所分別引起的應力的測定a. 彎矩M引起的正應力的測定用B、D兩被測點0卜方向的應變片組成圖5 (a)所示半橋線路，可測得彎矩M引起的正應變由虎克定律可求得彎矩M引起的正應力#b. 扭矩Mn引起的剪應力的測定用A、C兩被測點-45卜、45卜方向的應變片組成冬5 (b)所示全橋線路.可測得扭矩MnS巾5卜方向所引起的應變?yōu)?由廣義虎克定律可求得剪力Ah引起的剪應力c. 匏力Q引起的勢應力的測定用A、C兩被測點-45卜、45卜方向的應變片組成圖5 (c)

4、所示全橋線路.可測得剪力Q在45卜方向所引起的應變?yōu)橛蓮V義虎克定律可求得剪力Q引起的剪應力r。=空竺Q 4(1 + “)2五. 實驗步驟1. 將傳感器與測力儀連接.接通測力儀電源將測力儀開關(guān)置開。2. 將薄壁圓管上A、B、C、D各點的應變片按單臂(多點)半橋測量接線方法接至 應變儀測量通道上。3. 逆時針旋轉(zhuǎn)手輪.預加50N初始載荷.將應雯儀各測量通道置零。4. 分級加載.每級100»加至佔ON.記錄各級載荷作用下應變片的讀數(shù)應變。5. 卸去載荷°6. 將薄壁圓管上B、D兩點3方向的應變片按圖5 (a)半橋測量接線方法接至應變 儀測量通道上.重復步驟3、4、5O7. 將薄壁

5、圓管上A、C兩點-45 45卜方向的應變片按圖5 （b）全橋測量接線方法接至 應變儀測量通道上.重復步驟3、4、5O8. 將薄壁圓管上A、C兩點45卜方向的應變片按圖5 （c）全橋測量接線方法接至 應變儀測量通道上.重復步驟3、4、5O六. 實驗結(jié)果的處理1. 計算A、B、C、D四點的主應力大小和方向。2. 計算I - 1截面上分別由彎矩、剪力、扭矩所引起的應力。實驗記錄和計算可參考表1、表2和表3。七思考題1. 測定由彎矩、剪力、扭矩所引起的應變，還有哪些接線方法.請畫出測量電橋的接 法。2. 本實驗中能否用二軸45卜應變花替代三軸45、應變花來確定主應力的大小和方向？為什么？表3測點 主應

6、介ABCD5(%)屯（）心度）表1送誓應變載荷AB-45、(Ri)ok(Rz)45、 (Rs)-45、(R.)Ok(Rs)45'(RJP(N)AP(N)e（應）A£ (M)£(M)Ae（M）£（應）A£（2）E(M)Ae （肚）e（應）A£（2）e（2）Ae(M)3表1續(xù)這誓應變CD-1尹(R-)O'(Rs)45卜 (Re)- 45'(Rio)0k(Ru)45'(Rxc)P(N)AP(N)（M）A（應）e（M£）A（M）(M)A£（W）e（M）AC(H)e(w)Ae（應）e（M）AC（M）張（圧）農(nóng)2數(shù)應變載荷彎矩M扭矩Mn剪力Q