復(fù)雜應(yīng)力實驗

1、復(fù)雜應(yīng)力實驗 第1頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二三、試驗原理1應(yīng)變花的類型薄壁圓筒的彎扭組合變形 應(yīng)變片可以測量一個方向上的線應(yīng)變，那么要測量多個方向上的應(yīng)變就必須使用應(yīng)變化，所謂應(yīng)變化，實際就是多個應(yīng)變片的組合（把它們同時貼在一個基底上）常用應(yīng)變化有幾種類型：0、45、90度應(yīng)變花0、60、120 度應(yīng)變花0、90、135度應(yīng)變花第2頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二2結(jié)構(gòu)示意圖abPIII-I截面dDI-I截面受三種載荷作用D=80mmd=70mmMn=PaM=PbQ=Pa=500mmb=250mm 300)mm薄壁圓筒的彎扭組合變形第3

2、頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二abPIII II I第一步：將載荷P向II-II截面簡化PIII II IMnIIIIII截面III：載荷P截面II：載荷P扭矩Mn(Pa)薄壁圓筒的彎扭組合變形第4頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二第二步：將載荷P由II-II截面向I-I截面簡化PIII II IMnPIIMnM截面II：載荷P扭矩Mn(Pa)截面I：載荷P扭矩Mn(Pa)彎矩M（Pb)薄壁圓筒的彎扭組合變形第5頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二因此，截面I-I上一點A，受到彎矩M、扭矩Mn和剪力P三種作用 第一，彎矩

3、 彎矩M在截面上產(chǎn)生垂直于截面的正應(yīng)力，中性層之上為拉應(yīng)力，中性層之下為壓應(yīng)力，并切A點拉應(yīng)力最大max A 第二，扭矩 扭矩Mn在截面上產(chǎn)生平行于截面的剪應(yīng)力，方向垂直于半徑，大小和它到圓心的距離成正比，并且A點剪切應(yīng)力最大max A薄壁圓筒的彎扭組合變形第6頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二 第三，剪力 剪力P在截面上產(chǎn)生平行于截面的剪切應(yīng)力，由于A點處在空心圓筒的頂端且是邊緣點，因此剪力P在A點沒有剪切應(yīng)力sxsxtxytxy薄壁圓筒的彎扭組合變形第7頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二sxsxtxytxy 取A點處的一個單元體來分析其應(yīng)力狀

4、態(tài) 左右平面有彎矩產(chǎn)生正應(yīng)力s x;和扭矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力txy, 前后平面只有扭矩在前后平面產(chǎn)生的剪切應(yīng)力txy,（剪切應(yīng)力互等定律） 上下平面既沒有正應(yīng)力s也沒有剪切應(yīng)力t,（因此，屬于平面應(yīng)力狀態(tài)）3應(yīng)力狀態(tài)分析薄壁圓筒的彎扭組合變形第8頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二sxsxtxytxyAsxsxtxytxy 逆著Z軸向下投影薄壁圓筒的彎扭組合變形第9頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二4主應(yīng)力s 1 及s 3理論計算I-I截面上的彎矩 M=PbI-I截面上的扭矩 Mn=Pa取A點為研究對象，研究其應(yīng)力狀態(tài)其中：薄壁圓筒的彎扭組合變形sxt

5、xysxtxy第10頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二5主應(yīng)力s 1 及s 3電測方法 1） x 和xy 的求解 由于要求出最大主應(yīng)力1和最小主應(yīng)力3，必須先求出x和xy（ y =0）根據(jù)廣義胡克定律有： 三個方程可以求解兩個未知數(shù)x和xy（ y =0）,但x ,y和 xy必須為已知。薄壁圓筒的彎扭組合變形第11頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二 2） x ,y和 xy 的求解 由于應(yīng)變片只能測量某一個方向的線應(yīng)變， 而不能測量角應(yīng)變 ，因此，必須借助任意角度線應(yīng)變公式轉(zhuǎn)換 根據(jù)任意角度方向上的線應(yīng)變公式 ： 由于求解三個未知數(shù)x ,y和 xy，

6、需要三個方程，因此，必須建立三個聯(lián)系方程進行求解，可令=0，45，90度（0，60，120度）（0，90，135度） 這樣只要測量三個方向上的線應(yīng)變，帶入公式就可以得到x ,y和 xy薄壁圓筒的彎扭組合變形第12頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二 3） 求解步驟 測量 1 ， 2 和 3 算出x ,y和 xy算出x和xy（其中： y =0）要求出最大主應(yīng)力1和最小主應(yīng)力3測量角度的選擇應(yīng)注意： a.角度應(yīng)該取得比較特殊 b.考慮市場上是否有這樣的應(yīng)變花薄壁圓筒的彎扭組合變形第13頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二6彎矩M和扭矩MN 的測量注：x

7、和xy取載荷P=650N時的值代如公式薄壁圓筒的彎扭組合變形第14頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二四、步驟1、連接工作片（觀察使用的通道號），由于只有三個工作應(yīng)變片， 因此，只有要三個惠斯登電橋薄壁圓筒的彎扭組合變形R2UACAADBBDCCR1R3UBDUBDR3R4R4橋每通道獨立補償R1ABR1ABR1AB 由于儀器每個通道（惠斯登電橋）的A接線柱內(nèi)部連通，因此，可以轉(zhuǎn)換為下圖R1BABB 因此，工作片一端接A接線柱，一端接B接線柱，B接線柱代表了通道號第15頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二4、加載，第一次加150N，每次增加100N，

8、總共加到650N （最大的砝碼100N，其次分別是50N，20N，10N）2.設(shè)置儀器參數(shù)（按“設(shè)置/退出”按鈕） S1：05 S2：05 S3：2.20（1/4橋靈敏度） S6：1 S9：1（存儲儀器參數(shù)） (本次實驗不需要調(diào)整參數(shù)）3.加載前，按“平衡”按鈕，對5個通道進行初始回零5.加載后，按“手動”按鈕，對所測通道進行讀書、紀錄第16頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二五、注意事項1、加砝碼要注意輕拿輕放，避免沖擊，搖晃2、是在加所有砝碼之前進行調(diào)“平衡”薄壁圓筒的彎扭組合變形3、信號采集分析儀顯示的通道號（數(shù)碼管顯示的左邊數(shù)據(jù)）與所測應(yīng)變片的方向沒有對應(yīng)關(guān)系。第17頁，共19頁，2022年，5月20日，13點25分，星期二六、實驗數(shù)據(jù)（實驗報告23頁）材料牌號:45鋼 外徑D:80mm 彈性模量E：1011 內(nèi)徑D:70mm 泊松比U:0.284 靈敏系數(shù)K：2.20力臂a:500mm 電阻值：120歐懸臂b:300mm(250mm) 計算彎矩和扭矩時的載荷取P=650N（實驗報告25頁，中間的表） 薄壁圓筒的彎扭組合變形第18頁，共19頁，202