薄壁圓管彎扭組合變形應(yīng)變測定實(shí)驗(yàn)

1、1薄壁 圓管 彎扭組合變形應(yīng)變測定實(shí)驗(yàn)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用電測法測定平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)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(yīng)力。二.實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置；2. YJ-1501A/SZ靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀。三.實(shí)驗(yàn)原理彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。它由 薄壁圓管1 （己粘好應(yīng)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(yàn)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(xué)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(diǎn). 其應(yīng)力狀戀如圖3所示。每點(diǎn)處按 -45卜、0 +45卜方向粘貼一枚三軸 巾5卜應(yīng)變花.如圖4所示。BDI -I二TQB-向f180°900"Ir270°圖4圖5四. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法1. 指定點(diǎn)的主應(yīng)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(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài).用應(yīng)變花測出三個方 向的線應(yīng)變.然后運(yùn)用應(yīng)變-應(yīng)力換算關(guān)系求出主

3、應(yīng)力的大小和方向。由于本實(shí)驗(yàn)用的是 45、應(yīng)變花.若測得應(yīng)變5、5.則主應(yīng)力大小的計算公式為主應(yīng)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(yīng)力的測定a. 彎矩M引起的正應(yīng)力的測定用B、D兩被測點(diǎn)0卜方向的應(yīng)變片組成圖5 (a)所示半橋線路，可測得彎矩M引起的正應(yīng)變由虎克定律可求得彎矩M引起的正應(yīng)力#b. 扭矩Mn引起的剪應(yīng)力的測定用A、C兩被測點(diǎn)-45卜、45卜方向的應(yīng)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(yīng)變?yōu)?由廣義虎克定律可求得剪力Ah引起的剪應(yīng)力c. 匏力Q引起的勢應(yīng)力的測定用A、C兩被測點(diǎn)-45卜、45卜方向的應(yīng)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(yīng)變?yōu)橛蓮V義虎克定律可求得剪力Q引起的剪應(yīng)力r。=空竺Q 4(1 + “)2五. 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)的應(yīng)變片按單臂(多點(diǎn))半橋測量接線方法接至 應(yīng)變儀測量通道上。3. 逆時針旋轉(zhuǎn)手輪.預(yù)加50N初始載荷.將應(yīng)雯儀各測量通道置零。4. 分級加載.每級100»加至佔(zhàn)ON.記錄各級載荷作用下應(yīng)變片的讀數(shù)應(yīng)變。5. 卸去載荷°6. 將薄壁圓管上B、D兩點(diǎn)3方向的應(yīng)變片按圖5 (a)半橋測量接線方法接至應(yīng)變 儀測量通道上.重復(fù)步驟3、4、5O7. 將薄壁

5、圓管上A、C兩點(diǎn)-45 45卜方向的應(yīng)變片按圖5 （b）全橋測量接線方法接至 應(yīng)變儀測量通道上.重復(fù)步驟3、4、5O8. 將薄壁圓管上A、C兩點(diǎn)45卜方向的應(yīng)變片按圖5 （c）全橋測量接線方法接至 應(yīng)變儀測量通道上.重復(fù)步驟3、4、5O六. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理1. 計算A、B、C、D四點(diǎn)的主應(yīng)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(yīng)力。實(shí)驗(yàn)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(yīng)變，還有哪些接線方法.請畫出測量電橋的接 法。2. 本實(shí)驗(yàn)中能否用二軸45卜應(yīng)變花替代三軸45、應(yīng)變花來確定主應(yīng)力的大小和方向？為什么？表3測點(diǎn) 主應(yīng)

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