试验三薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定

实验三 薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定一、实验目的1. 用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向，并与理论值进行比较。2. 进一步掌握电测法二、实验仪器设备和工具1. 组合实验台中弯扭组合实验装置2. 力-应变综合参数测试仪3. 游标卡尺、钢板尺三、实验性质：设计性实验四、知识点平面二向应力理论五、实验原理和方法薄壁圆筒受弯扭组合作用，使圆筒发生组合变形，圆筒的m点处于平面应力状态（图3-2 ）。在m点单元体上作用有由弯矩引起的正应力o x,由 扭矩引起的剪应力t n，主应力是一对拉应力o 1和一对压应力o 3,单元体上 的正应力o %和剪应力t n可按下式计算xn MCTx =MnWT式中 M 弯矩，M = P LMn 扭矩，Mn = P aWz 抗弯截面模量，对空心圆筒:WZd=nD3i-（ _）4 32 DWT 抗扭截面模量，对空心圆筒:WTd=nD 3 1 - （_）4 16 DW由二向应力状态剖析可获取主应力及其方向0_22-1 = 0 x / 2士（07 2） + Tn0 3T Otg 2a = - 2/0nx图3-1鬲简m点应力状态本实验装置采用的是 45直角应变花，在 m、m /点各贴一组应变花（如图3-3所示），应变花上三个应变片的a角分别-45、0、45，该点主应为力和主方向E( 45。+ &45。)01 =.2(1- P)2E 丫士 . (45 - 2 + (-45 - 22(1 + M)tg 2a = ( - ) /( 2 。- - )45- 45- 4545图3-2测点应变花布置图六、实验方案设计：a :半桥接法单臂工作，温度互补b :半桥接法邻臂工作，温度互补c :全桥接法对臂工作，温度互补d :半桥接法双臂工作，温度互补七、实验步骤：1. 设计好本实验所需的各样数据表格2 测量试件尺寸、加力臂的长度和测点距力臂的距离，确定试件相关参数。附表1将薄壁圆筒上的应变片按不同样样测试要求接到仪器上，组成不同样样的测量电桥。调整好仪器，检查整 个测试系统可否处于正常工作状态。3.加载方案。先采用合适的初载荷P （一般取P =1 %Pmax左右），估计Pmax （该实验载荷范围PmaxW700N ），分46级加载。4 依照加载方案，调整好实验加载装置。5 加载。平均缓慢加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；今后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最后载荷。实验最少重复两次。6 作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。7实验装置中，圆筒的管壁很薄，为防备损坏装置，注意切勿超载, 不能够用力扳动圆筒的自由端和力臂。附表1 （试件相关数据）圆筒的尺寸和相关参数计算长度L =mm弹性模量E = 210 GPa夕卜径D =40 mm泊松比u内径d =35 mm电阻应变片矫捷系数扇臂长度a =mm载荷P70140210280350420(N)P707070|70 70电45 |阻平均值应0j1 变 仪平均值读数-45 平均值八、实验结果办理附表2（实验数 据）m点三个方向 线应变1 主应力及方向m或m 点实测值主应力及方向计算:103=E( 45 汁 J。)2(1 - M)庄小45 - e0 )2(1+ M)2 + (_45 -)2tg 2a 0 = ( *45 - *-45 )/( 2 *0 - *-45 - *45 )0103m或m 理论值主应力及方向计算：2 2=0x / 2 (0x / 2)+ Tntg 2a = - 2 T / 00nx2. 实验值与理论值比较m或m点主应力及方向比较内容实验值理论值相对误差/%m点 i/MPa 3/MPaa。/（）m 点 1/MPa 3/MPaa/ ()