試驗(yàn)力學(xué)試驗(yàn)報告

1、實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)報告姓 名:耿臻岑學(xué) 號：130875指導(dǎo)老師：郭應(yīng)征實(shí)驗(yàn)一薄壁圓管彎扭組合應(yīng)力測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、用應(yīng)變花測定薄壁圓管在彎扭條件下一點(diǎn)處的主應(yīng)力和主方向2、測定薄壁圓管在彎扭組合條件下的彎矩、扭矩和剪力等內(nèi)力3、進(jìn)一步熟悉和掌握不同的橋路接線方法4、初步了解在組合變形惜況下測量某一內(nèi)力對應(yīng)應(yīng)變的方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、電阻應(yīng)變儀YJ-282、薄壁圓管彎扭組合裝置，見圖1-1本次實(shí)驗(yàn)以鋁合金薄壁圓管EC為測試對象，圓管一段固定，另一端連接與 之垂直的伸臂AC,通過旋轉(zhuǎn)家里手柄將集中荷載施加在伸臂的另一端，山力傳感 器測出力的大小。荷載作用在伸臂外端，其作用點(diǎn)距圓通形心為b,圓通在荷

2、載F 作用下發(fā)生彎扭組合變形。要測取圓筒上B截面（它到荷載F作用面距離為L） 處各測點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向。試樣彈性模量E=72GPa,泊松比n=0.33,詳細(xì)尺 寸如表1-1圖1-1薄壁圓筒彎扭組合裝置表1-1試樣參數(shù)表外徑D(mm)內(nèi)徑d(mm)b(mm)L(mm)4034200300三、實(shí)驗(yàn)原理1、確定主應(yīng)力和主方向平面應(yīng)力狀態(tài)下任一點(diǎn)的應(yīng)力有三個未知數(shù)（主應(yīng)力大小及方向）。應(yīng)用電阻 應(yīng)變儀應(yīng)變花可測的一點(diǎn)沿不同方向的三個應(yīng)變值，如圖1-2所示的三個方向已知 的應(yīng)變。根據(jù)這三個應(yīng)變值可以計算出主應(yīng)變的大小和方向。因而主應(yīng)力的方向也可確定（與主應(yīng)變方向重合）"%5=£t（

3、芻+切2、測定彎矩在靠近固定端的下表面D上，粘一個與點(diǎn)B相同的應(yīng)變花，如圖1-3所示。將B點(diǎn)的應(yīng)變片和D點(diǎn)的應(yīng)變片，采用雙臂測量接線法（自補(bǔ)償半橋接線法），得:£r =（勺）+ *7 ）-（一勺）+ 務(wù)）=2勺）M3、測定扭矩當(dāng)圓管受扭轉(zhuǎn)時，A點(diǎn)的應(yīng)變片和C點(diǎn)的應(yīng)變片中45°和45°都沿主應(yīng)力方 向，示意圖如圖1-4,但兩點(diǎn)的主應(yīng)力大小卻不相同，山于圓管是薄壁結(jié)構(gòu)，不能 忽略山剪力產(chǎn)生的彎曲切應(yīng)力。A點(diǎn)的應(yīng)變片扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力與彎曲切應(yīng)力的方向相 同，故切應(yīng)力相加；C點(diǎn)的應(yīng)變片扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力與彎曲切應(yīng)力的方向相反，故切應(yīng)力 相減。由應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（按四臂測量接線法）可以得到：

4、ETr = £4（1 + ）T_ E£dj 4（1+7）*4、測定剪力原理與測扭矩相同，也采用A、C點(diǎn)的應(yīng)變片，由應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系得到：EQ=W四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、A點(diǎn)的主應(yīng)力測量應(yīng)變載荷、AA-45°0°45°-45°0°45°P（科）AP（N）£（冏A£（妙）£（岡（妙）S（）£（岡£（圧）（陋）£（阻）g）£（陋）50000000100772-73762-72150772-73762-72100771-72781-742501543-145154

5、3-146100771-73761-713502314-2182304-217100772-71772-724503086-2893076-289"d均 W）771.5-72.2576.751.5-72.252、C點(diǎn)的主應(yīng)力測量應(yīng)變載荷、CC-45°0°45°-45°0°45°P（討）AP（N）£（樣）但£）£（岡As（圧）£X）（岡£（阻）（阻）£（妙）A£（肖）£（岡（圧）50000000100451-42450-42150451-42450

6、-42100440-42440-42250891-84890-8410045-1-41450-413501342-1251340-125100451-41451-424501791J661791-167"d均（M）54.75-0.25-41.545.750.25-41.753、測定彎矩、扭矩和剪力數(shù)應(yīng)變載荷彎矩（M）扭矩（T）剪力（Q）P0V）P（科）&（陋）（妙）£rg）（岡£r（肖）（圧）50000100265235621502652356210026623663250531471125100265236633507967071881002662366

7、24501062943250均（M）265.5235.7562.5五. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、A點(diǎn)主應(yīng)力計算% 一S ) + (備 _4, ii、+ f x J(76.88-1.5)，+ (-72.25-1.5)，» 76.88£ & J 一軋卜(抵一軋丫 =76.88；72.25_¥訂(76.88 -1.5)'+(-72.25-1.5)0-72.25 一£七-72.25-76.88£ +£J =41 2£ +££.= - 2tan 2/ = = 91 52£ -£ -

8、63;2x1.5-76.88 + 72.250457,兔彩44.97°E、72xl09 xlO"6 zO =-(豈 + “gj =x(76.88-0.33x72.25)& 4.29 MpaE72xl09 x IO"6(J2 = - (£2 + “豈)=二1x(-72.25 + 0.33x76.88)%-3.19Mpa叫=41.6 + 44.8 * £ % J(44.8 - 0)' + (-41.6-0) « 44.83 _f x J(44.8-0)2+(-41.6-0©_4 632、241.6 + 44.80

9、 )=皿-44272x0-44.8 + 41.62、C點(diǎn)主應(yīng)力計算久嚴(yán)4394E ,、72 x 109 x 1 O'6(J、=- (豈 +“6)=()x(44.83-0.33x41.63) % 2.5MpaE72x109x10"6 zcr2 = -1 (6 + “勺)= ()x(-41.63 + 0.33x44.83)«-27MpaM /訛一心“ JxHf W265"(T 込69曲3、彎矩、扭矩和剪力計算64D64 x 40x10"丁兀("-d“)72xlO9x235.75x10 3.14x(404-344)xl0-12T =一 =x1

10、9.14(1 + “)16D4x(1 + 033)16x40x10"Esr 2叭【72x10° x62.5xlO-63-竹小O = =x3.I4x3xlO xl8.5xl0 q1474N4(1+“)24x(1 + 033)六、誤差分析1、理論解M =尸厶=100x0.3 = 30N加T =刖=100x0.2 = 20N加2 = F = 100/V也(1_“卜遜如竺J1里兒3x10%32 v 732(40/肥=也（1"卜辿處竺X” 16 ' 丿161 _ 34 V1<40)"xlOfM306廠礦=1 OMpa3x10"a 3.33M

11、paT _20一鳳一 6x10"rQ= =乂坐r & 0.574M/M° A 2x3.14x3x10-3x18.5x10"3A點(diǎn):T = Tn+TQ= 3.33 + 0.574 = 3.904呦 a 0 = = r = 3.904MpaC點(diǎn)：t = t廠Tq = 3.33 一 0.574 = 2.156MpaB點(diǎn):5 = s = r = 2.756Mpa2、實(shí)驗(yàn)值與理論值比較比較內(nèi)容實(shí)驗(yàn)值理論值相對誤差（）A點(diǎn)主應(yīng)力4.293.9049.9-3.79-3.9042.9C點(diǎn)主應(yīng)力2.512.7568.9-2.17-2.756213彎矩28.69304.4扭矩

12、19.16204.2剪力147.410047.4經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，主應(yīng)力、彎矩和扭矩的測量結(jié)果與理論值相近，誤差較小。而剪力的誤差較大，誤差可能山以下兒個方面的原因引起：（1）加載不均勻，造成讀書誤差（2）實(shí)驗(yàn)前電橋不平衡，儀器長時間使用，使電橋電壓穩(wěn)定性下降，影響精度（3）貼片角度偏差和位置偏差（4）系統(tǒng)誤差，如應(yīng)變片靈敏系數(shù)誤差等。實(shí)驗(yàn)二應(yīng)變片的粘貼技術(shù)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、規(guī)格、用途等2、學(xué)會設(shè)計布置應(yīng)變片方案3、掌握選片、打磨、粘貼、接線、固定、防護(hù)等操作工藝和技術(shù)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材試件、應(yīng)變片、砂布、銀子、丙酮、藥棉、502膠水、玻璃紙等三、實(shí)驗(yàn)原理1、電阻應(yīng)變片工作原理是

13、基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā) 生機(jī)械變形時，其電阻值隨著所受機(jī)械變形（伸長或縮短）的變化而發(fā)生變化。2、當(dāng)試件受力在該處沿電阻絲方向發(fā)生線變形時，電阻絲也隨著一起變形（伸長 或縮短），因而使電阻絲的電阻發(fā)生改變（增大或縮小）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、對被測量試件進(jìn)行打磨：實(shí)驗(yàn)U的確定后，對該試樣測量點(diǎn)進(jìn)行表面處理，用 砂布打磨，打磨方向?yàn)檩S向45度十字交義，目的是增加貼片粘接強(qiáng)度，要求 測量點(diǎn)平整光滑，無凹凸現(xiàn)象。2、清洗：構(gòu)件打磨后，需要進(jìn)一步清理表面灰塵，用棉球沾酒精或內(nèi)酮進(jìn)行清洗, 達(dá)到構(gòu)件表面無灰、無油、無銹、無斑點(diǎn)。3、畫線：測量位置點(diǎn)確定后，用劃針畫出定位線，畫線位置的

14、準(zhǔn)確度，直接和貼 片、數(shù)據(jù)采集緊密相連。4、篩選：應(yīng)變片的篩選在橋路中起著重要的作用。無論是全橋、半橋還是并聯(lián)或 串聯(lián)在橋路中，要滿足電橋的平衡條件，提高數(shù)據(jù)測量精度，貼片之前對應(yīng)變 片的電阻阻值，靈敏系數(shù)要認(rèn)真篩選，一般常用的應(yīng)變片為120Q，誤差不能 大于0.5 Qo5、上膠：應(yīng)變片粘貼技術(shù)在電測實(shí)驗(yàn)中是非常重要的環(huán)節(jié)，片子粘貼質(zhì)量的高低, 直接和實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果緊密相連。特別是通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，可以檢驗(yàn)出貼片技術(shù) 水平的能力，因此，貼片技術(shù)在電測中起著重要的作用。6、粘貼：將事先選擇好的應(yīng)變片按畫線要求指定的位置粘貼應(yīng)變片，要求達(dá)到膠 層薄面均勻，并且要粘貼牢固。用拇指按一個方向滾壓應(yīng)變片，把

15、多余的膠及 氣泡擠壓出來，然后保壓兩分鐘，自然干燥24小時即可使用。7、絕緣：焊接應(yīng)變片之前，應(yīng)變片的引線與試樣之間要進(jìn)行絕緣，采用絕緣膠帶 或其他絕緣材料。8、焊接：焊接應(yīng)變片之前，應(yīng)變片的引線與試樣之間要進(jìn)行絕緣，采用絕緣膠帶 或其他絕緣材料。在焊接導(dǎo)線過程中，手動作要輕，焊接速度要快，焊接點(diǎn)小, 要光滑，防止虛焊，確保質(zhì)量。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、在選電阻片和粘貼的過程中，不要用手接觸片身，要用銀子夾取引線。2、清洗后的被測點(diǎn)不要用手接觸，已防粘上油漬和汗?jié)n。3、固化的電阻片及引線要用防潮劑（石蠟、松香）或膠布防護(hù)。實(shí)驗(yàn)三沖擊應(yīng)力及動荷系數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑诠こ虒?shí)踐中經(jīng)常會遇到動荷載問題，在動荷

16、載作用下構(gòu)件各點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變 與靜載荷作時有很大的不同。按照加載速度的不同，動載荷形式也不同，在極短 的時間內(nèi)以很大的速度作用在構(gòu)件的載荷，成為沖擊載荷，它是一種常見的動載 荷形式。山?jīng)_擊載荷作用而產(chǎn)主的應(yīng)力成為沖擊應(yīng)力，它比靜應(yīng)力大得多。因此, 對于鍛造、沖擊、鑿巖等承受沖擊力的構(gòu)件，沖擊應(yīng)力是設(shè)計中應(yīng)考慮的主要問 題。本實(shí)驗(yàn)就是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法測得沖擊應(yīng)力及動荷系數(shù)，同時學(xué)習(xí)了解應(yīng)力的 電測原理、方法及儀器使用，學(xué)習(xí)動態(tài)電阻應(yīng)變儀和汁算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用 方法和動態(tài)測量數(shù)據(jù)的分析方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、落錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)裝置，動態(tài)電阻應(yīng)變儀，計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2、動態(tài)電阻應(yīng)變儀、NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3

17、、等強(qiáng)度梁及重物沖擊實(shí)驗(yàn)裝置4、游標(biāo)卡尺和卷尺三、實(shí)驗(yàn)原理及裝置本實(shí)驗(yàn)采用等強(qiáng)度梁，在等強(qiáng)度梁端部受到重物m在高度H處自山落下的沖擊作用。由理論可知發(fā)生沖擊彎曲時，最大動載應(yīng)力，按下式確定其中動荷系數(shù)Kd為島=1 +卜乎（不考慮梁的質(zhì)量）在等強(qiáng)度梁上下表面貼上互為補(bǔ)償?shù)乃钠瑧?yīng)變片，用導(dǎo)線接入動態(tài)電阻應(yīng)變 儀及計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。將重物m靜止放在梁上可測到同一點(diǎn)的靜應(yīng)變巧。重 物m從H高度落下沖擊等強(qiáng)度梁時，測點(diǎn)的動應(yīng)變巧喚將通過動態(tài)電阻應(yīng)變儀和圖1-2實(shí)驗(yàn)裝置圖maxNI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄下來。動荷系數(shù)實(shí)測值為Kdce =四、實(shí)驗(yàn)步驟1、記錄等強(qiáng)度梁的兒何尺寸、材料的彈性模量，測量重物質(zhì)量。2、連接導(dǎo)線，將梁上應(yīng)變計按半橋接法接入接線盒，然后將接線盒接入動態(tài)電阻 應(yīng)變儀的插座。將動態(tài)電阻應(yīng)變儀的輸岀端接入數(shù)字示波器。按照動態(tài)電阻的操 作規(guī)程，設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，按照NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的操作規(guī)程，設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)。3、進(jìn)行應(yīng)變標(biāo)定：橋路調(diào)平衡后，然后山應(yīng)變儀給出標(biāo)定信號，記錄數(shù)據(jù)釆集系 統(tǒng)的測量值。4、將重物放置在實(shí)驗(yàn)梁預(yù)定的位置上，測量在重物作用下實(shí)驗(yàn)梁的靜應(yīng)變輸出。5、將重物放置在預(yù)定的沖擊高度（H）位置并選擇適當(dāng)?shù)木彌_墊厚度，突然放下 重物沖擊實(shí)驗(yàn)梁，測量在重物作