彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、薄壁圓管彎扭組合變形應(yīng)變測(cè)定實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用電測(cè)法測(cè)定平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的大小及方向；2測(cè)定薄壁圓管在彎扭組合變形作用下，分別由彎矩、剪力和扭矩所惹起的應(yīng)力。二實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)施1彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置；2YJ-4501A/SZ靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀。三實(shí)驗(yàn)原理薄壁圓管受力簡(jiǎn)圖如圖1所示。薄壁圓管在P力作用下產(chǎn)生彎扭組合變形。薄壁圓管資料為鋁合金，其彈性模量E為72GNm2,泊松比為。薄壁圓管截圖1面尺寸、如圖2所示。由資料力學(xué)剖析可知，該截面上的內(nèi)力有彎矩、剪力和扭矩。-截面現(xiàn)有A、B、C、D四個(gè)測(cè)點(diǎn)，其應(yīng)力狀態(tài)如圖3所示。每點(diǎn)處已按450、00、+450方向粘貼一枚三軸450應(yīng)變花，如圖4所示。圖2

2、圖3圖4四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法指定點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向的測(cè)定薄壁圓管A、B、C、D四個(gè)測(cè)點(diǎn)，其表面都處于平面應(yīng)力狀態(tài)，用應(yīng)變花測(cè)出三個(gè)方向的線應(yīng)變，而后運(yùn)用應(yīng)變-應(yīng)力換算關(guān)系求出主應(yīng)力的大小和方向。若測(cè)得應(yīng)變-45045，則主應(yīng)力大小的計(jì)算公式為、1E1122122454545004532主應(yīng)力方向計(jì)算公式為tg24545或tg24545045450204545彎矩、剪力、扭矩所分別惹起的應(yīng)力的測(cè)定彎矩M惹起的正應(yīng)力的測(cè)定只需用B、D兩測(cè)點(diǎn)00方向的應(yīng)變片構(gòu)成圖5（a）所示半橋線路，便可測(cè)得彎矩M引的正應(yīng)變MdM2而后由虎克定律可求得彎矩M惹起的正應(yīng)力EMdMEM2b.扭矩Mn惹起的剪應(yīng)力的測(cè)定圖5

3、用A、C兩被測(cè)點(diǎn)-450、450方向的應(yīng)變片構(gòu)成圖5（b）所示全橋線路，可測(cè)得扭矩Mn在450方向所惹起的線應(yīng)變由廣義虎克定律可求得剪力Mn惹起的剪應(yīng)力ndn4nEndGnd412剪力Q惹起的剪應(yīng)力的測(cè)定用A、C兩被測(cè)點(diǎn)-450、450方向的應(yīng)變片構(gòu)成圖5（c）所示全橋線路，可測(cè)得剪力Q在450方向所惹起的線應(yīng)變由廣義虎克定律可求得剪力Q惹起的剪應(yīng)力QdQ4EQdGQdQ412五實(shí)驗(yàn)步驟接通測(cè)力儀電源，將測(cè)力儀開關(guān)置開。將薄壁圓管上A、B、C、D各點(diǎn)的應(yīng)變片按單臂（多點(diǎn)）半橋丈量接線方法接至應(yīng)變儀丈量通道上。3.預(yù)加50N初始載荷，將應(yīng)變儀各丈量通道置零；分級(jí)加載，每級(jí)100N，加至450N，

4、記錄各級(jí)載荷作用下應(yīng)變片的讀數(shù)應(yīng)變，而后卸去載荷。按圖5各樣組橋方式，從復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟3，分別達(dá)成彎矩、扭矩、剪力所惹起應(yīng)變的測(cè)定。六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果辦理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1應(yīng)變片敏捷系數(shù)K=讀數(shù)應(yīng)變AB載荷0（R1）00（R2）450（R3）-450（R4）00（R5）450（R6）-45P?P?(N)()()()()()()()()()()()()50000000100990-98127165-21150990-98127165-21100980-97121162-232501970-195248327-44100990-94126162-233502960-289374489-671001002-951

5、24164-224503962-384498653-89d均()99-96實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1續(xù)讀數(shù)應(yīng)變CD載荷-450（R7）00（R8）450（R9）-450（R10）00（R11）450（R12）P?P?(N)(N)()()()()()()()()()()()()5000000010051-2-5422-165-12815051-2-5422-165-12810050-4-5423-164-129250101-6-10845-329-25710051-2-5421-162-129350152-8-16266-491-38610051-2-5221-163-130450203-10-21487-65

6、4-516d均()-129實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2及結(jié)果讀數(shù)應(yīng)變載荷P?P(N)50100150100250100350100450d均()應(yīng)力MNm2實(shí)驗(yàn)結(jié)果被測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力MN1m2MN3m20度13彎矩（M）扭矩（Mn）剪力（Q）Md?Mdnd?ndQd?Qd()()()()()()000330295903302959032530091655595181329300919848952723282989013121193362328MnQABCD七思慮題測(cè)定由彎矩、剪力、扭矩所惹起的應(yīng)變，還有哪些接線方法，請(qǐng)畫出丈量電橋的接法。a丈量彎矩惹起的應(yīng)變，還能夠用R5或R11與賠償片構(gòu)成單臂半橋，見圖（a）；b丈

7、量扭矩惹起的應(yīng)變見圖（b）；c丈量剪力惹起的應(yīng)變見圖（c）；本實(shí)驗(yàn)中可否用二軸450應(yīng)變花代替三軸450應(yīng)變花來(lái)確立主應(yīng)力的大小和方向?yàn)楹伪緦?shí)驗(yàn)中A、C兩點(diǎn)能夠用二軸450應(yīng)變花代替三軸450應(yīng)變花，B、D兩點(diǎn)不能夠。由于，從理論上講，A、C兩點(diǎn)主應(yīng)力方向是已知的，只需求主應(yīng)力大小，兩個(gè)未知數(shù)，只需用兩個(gè)應(yīng)變片就能夠了。彎扭組合實(shí)驗(yàn)理論計(jì)算薄壁圓管截面尺寸、受力簡(jiǎn)圖如下圖-截面A、B、C、D各點(diǎn)主應(yīng)力大小和方向計(jì)算：-截面作用的力有剪力QP100（N）扭矩Mn0.2P20（Nm）彎矩M0.3P30（Nm）-截面幾何性質(zhì)抗扭截面模量WnD3144.915106（m3）16抗彎截面模量WD3142

8、.458106（m3）32A、C點(diǎn)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力、曲折剪應(yīng)力計(jì)算（在中性層上可視為純剪狀態(tài)）扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力nMn204.07（Mpa）Wn4.915106曲折剪應(yīng)力Q2Q2Q1001060.7（Mpa）A2R0tt圓管壁厚R0=18.25mmA點(diǎn)剪應(yīng)力nQ4.77（Mpa）C點(diǎn)剪應(yīng)力nQ3.37（Mpa）A點(diǎn)主應(yīng)力134.77（Mpa）A點(diǎn)主應(yīng)力方向045C點(diǎn)主應(yīng)力133.37（Mpa）C點(diǎn)主應(yīng)力方向045B、D點(diǎn)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力、曲折正應(yīng)力計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力曲折正應(yīng)力nMn4.07（Mpa）WnxM3010612.2（Mpa）W2.4582B點(diǎn)主應(yīng)力maxxyxy2min22xy12.212.2214.07213.4（Mpa）223