實驗力學實驗報告

實驗力學實驗報告姓名：耿臻岑學號：130875指導老師：郭應征實驗一薄壁圓管彎扭組合應力測定實驗一、實驗目的用應變花測定薄壁圓管在彎扭條件下一點處的主應力和主方向測定薄壁圓管在彎扭組合條件下的彎矩、扭矩和剪力等內力進一步熟悉和掌握不同的橋路接線方法初步了解在組合變形情況下測量某一內力對應應變的方法二、實驗設備電阻應變儀YJ-28薄壁圓管彎扭組合裝置，見圖1-1本次實驗以鋁合金薄壁圓管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，通過旋轉家里手柄將集中荷載施加在伸臂的另一端，由力傳感器測出力的大小。荷載作用在伸臂外端，其作用點距圓通形心為b，圓通在荷載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）處各測點的主應力大小和方向。試樣彈性模量E=72GPa，泊松比μ=0.33，詳細尺寸如表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)內徑d(mm)b(mm)L(mm)4034200300三、實驗原理1、確定主應力和主方向平面應力狀態(tài)下任一點的應力有三個未知數(shù)（主應力大小及方向）。應用電阻應變儀應變花可測的一點沿不同方向的三個應變值，如圖1-2所示的三個方向已知的應變。根據(jù)這三個應變值可以計算出主應變的大小和方向。因而主應力的方向讀數(shù)應變載荷CC-45000450-45000450P(N)?P(N)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)ε(με)?ε(με)5000000010045-1-42450-4215045-1-42450-42100440-42440-4225089-1-84890-8410045-1-41450-41350134-2-1251340-125100451-41451-42450179-1-1661791-167(με)54.75-0.25-41.545.750.25-41.753、測定彎矩、扭矩和剪力讀數(shù)應變載荷彎矩（M）扭矩（T）剪力（Q）P(N)?P(N)εr(με)?εr(με)εr(με)?εr(με)εr(με)?εr(με)5000010026523562150265235621002662366325053147112510026523663350796707188100266236624501062943250(με)265.5235.7562.5五、實驗數(shù)據(jù)處理A點主應力計算2、C點主應力計算3、彎矩、扭矩和剪力計算六、誤差分析理論解A點：C點：B點：D點：實驗值與理論值比較比較內容實驗值理論值相對誤差（%）A點主應力4.293.9049.9-3.79-3.9042.9C點主應力2.512.7568.9-2.17-2.75621.3彎矩28.69304.4扭矩19.16204.2剪力147.410047.4經計算發(fā)現(xiàn)，主應力、彎矩和扭矩的測量結果與理論值相近，誤差較小。而剪力的誤差較大，誤差可能由以下幾個方面的原因引起：加載不均勻，造成讀書誤差實驗前電橋不平衡，儀器長時間使用，使電橋電壓穩(wěn)定性下降，影響精度貼片角度偏差和位置偏差系統(tǒng)誤差，如應變片靈敏系數(shù)誤差等。實驗二應變片的粘貼技術實驗一、實驗目的了解應變片的結構、規(guī)格、用途等學會設計布置應變片方案掌握選片、打磨、粘貼、接線、固定、防護等操作工藝和技術二、實驗設備及器材試件、應變片、砂布、鑷子、丙酮、藥棉、502膠水、玻璃紙等三、實驗原理電阻應變片工作原理是基于金屬導體的應變效應，即金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著所受機械變形（伸長或縮短）的變化而發(fā)生變化。當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?。Ｋ?、實驗步驟對被測量試件進行打磨：實驗目的確定后，對該試樣測量點進行表面處理，用砂布打磨，打磨方向為軸向45度十字交叉，目的是增加貼片粘接強度，要求測量點平整光滑，無凹凸現(xiàn)象。清洗：構件打磨后，需要進一步清理表面灰塵，用棉球沾酒精或丙酮進行清洗，達到構件表面無灰、無油、無銹、無斑點。畫線：測量位置點確定后，用劃針畫出定位線，畫線位置的準確度，直接和貼片、數(shù)據(jù)采集緊密相連。篩選：應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，貼片之前對應變片的電阻阻值，靈敏系數(shù)要認真篩選，一般常用的應變片為120Ω，誤差不能大于0.5Ω。上膠：應變片粘貼技術在電測實驗中是非常重要的環(huán)節(jié)，片子粘貼質量的高低，直接和實驗測量結果緊密相連。特別是通過驗證性實驗，可以檢驗出貼片技術水平的能力，因此，貼片技術在電測中起著重要的作用。粘貼：將事先選擇好的應變片按畫線要求指定的位置粘貼應變片，要求達到膠層薄面均勻，并且要粘貼牢固。用拇指按一個方向滾壓應變片，把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。絕緣：焊接應變片之前，應變片的引線與試樣之間要進行絕緣，采用絕緣膠帶或其他絕緣材料。焊接：焊接應變片之前，應變片的引線與試樣之間要進行絕緣，采用絕緣膠帶或其他絕緣材料。在焊接導線過程中，手動作要輕，焊接速度要快，焊接點小，要光滑，防止虛焊，確保質量。五、實驗注意事項在選電阻片和粘貼的過程中，不要用手接觸片身，要用鑷子夾取引線。清洗后的被測點不要用手接觸，已防粘上油漬和汗?jié)n。固化的電阻片及引線要用防潮劑（石蠟、松香）或膠布防護。實驗三沖擊應力及動荷系數(shù)一、實驗目的在工程實踐中經常會遇到動荷載問題，在動荷載作用下構件各點的應力應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，在極短的時間內以很大的速度作用在構件的載荷，成為沖擊載荷，它是一種常見的動載荷形式。由沖擊載荷作用而產生的應力成為沖擊應力，它比靜應力大得多。因此，對于鍛造、沖擊、鑿巖等承受沖擊力的構件，沖擊應力是設計中應考慮的主要問題。本實驗就是運用實驗的方法測得沖擊應力及動荷系數(shù)，同時學習了解應力的電測原理、方法及儀器使用，學習動態(tài)電阻應變儀和計算機數(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、實驗設備落錘式沖擊實驗裝置，動態(tài)電阻應變儀，計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)動態(tài)電阻應變儀、NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等強度梁及重物沖擊實驗裝置游標卡尺和卷尺三、實驗原理及裝置本實驗采用等強度梁，在等強度梁端部受到重物m在高度H處自由落下的沖擊作用。由理論可知發(fā)生沖擊彎曲時，最大動載應力，按下式確定，其中動荷系數(shù)Kd為（不考慮梁的質量）圖1-1等強度梁尺寸在等強度梁上下表面貼上互為補償?shù)乃钠瑧兤脤Ь€接入動態(tài)電阻應變儀及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。將重物m靜止放在梁上可測到同一點的靜應變。重物m從H高度落下沖擊等強度梁時，測點的動應變將通過動態(tài)電阻應變儀和NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄下來。動荷系數(shù)實測值為。圖1-2實驗裝置圖四、實驗步驟1、記錄等強度梁的幾何尺寸、材料的彈性模量，測量重物質量。2、連接導線，將梁上應變計按半橋接法接入接線盒，然后將接線盒接入動態(tài)電阻應變儀的插座。將動態(tài)電阻應變儀的輸出端接入數(shù)字示波器。按照動態(tài)電阻的操作規(guī)程，設置好各項參數(shù)，按照NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的操作規(guī)程，設置好各項參數(shù)。3、進行應變標定：橋路調平衡后，然后由應變儀給出標定信號，記錄數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測量值。4、將重物放置在實驗梁預定的位置上，測量在重物作用下實驗梁的靜應變輸出。5、將重物放置在預定的沖擊高度（H）位置并選擇適當?shù)木彌_墊厚度，突然放下重物沖擊實驗梁，測量在重物作用下實驗梁的動應變輸出。6、計算動荷系數(shù)理論值和實驗值并比較二者的偏差。五、實驗數(shù)據(jù)序號高度（cm）頻率（Hz）ε靜ε動1210-0.0390.07122300-0.