主应力测定

空心圆管主应力的测定实验目的1、用实验方法测定平面应力状态下主应力的大小及方向。2、学习电阻应变花的应用及其接线方法。3、掌握用应变花测量一点的主应力及其主方向的方法。4、学习用列表法处理数据。5、将测试结果与理论计算值进行比较，以加深对理论的认识和理解。使用仪器静态电阻应变仪、小螺丝刀、弯扭组合试验台（装置外形及结构1见4-1图）、待测薄壁圆管试样（已贴图 1 实验装置示意图好应变计）等。装置介绍本实验所用实验台结构如右图1 所示。薄壁圆管一端固 定在支座上，另一端与水平杆刚性连结，圆管与杆的轴线彼 此垂直，并且位于水平面内。水平杆的自由端有砝码盘，在 其上挂上砝码，可使薄壁圆管发生弯扭组合变形。在圆管上 表面距水平杆L处的K点粘贴一枚450应变花（即直角应变 花），其灵敏系数K标注在试样上。实验装置参数：圆管内径d=38mm 外径D=42mmL=270mm LN=300mm圆管材料为铝合金，其弹性模量=69Gpa 泊松比p=0.31o实验原理图 2 加载装置示意图由应变分析可知，在平面应力状态下，为了确定一点处的主应力，可应用电阻应变花测出三个方向上的线应变，然后算出主应变的大小和方 向，从而确定其主应力的大小和方向。由材料力学知识可知，图所示的装置在载荷作用下，圆管将发生 弯扭组合变形。由弯扭组合变形理论可知，其上表面顶点的应力状态 如图3 （a）所示，其主应力和主方向的理论值分别为：o1o（a）（b）图3 K 点处的应力状态及其贴片方式示意图3tgj2a -和o如果在K点处贴一450应变花（即直角应 变花），使其中间的应变计与圆管母线一致， 另外两个应变片分别与母线成450的夹角（见图3 （b），用应变仪采用/4桥公共补偿多点同时 测量”的方法测量薄壁圆管变形后应变花对应的三 个方向上的应变值&、& ,则其主应变的大044小和方向分别为：045045 + 2 4545 土2 2 x1 & -a = _ arctg4545228-8 -8045- 45此主应变的方向即其主应力的方向，而主应力的大小可按虎克定律算出。即O1O3E （8 +卩8 ）1 -卩213 （8 +卩8 ）1 -卩2 31E28 -84545 土1 -（8 -8 ）21 +卩 045-453）将根据实验测定的主应力和主方向与理论值进行比较。实验步骤1、根据应变花各敏感删与薄壁圆管试样轴线的夹角，0确0、定-450和 450敏感删（由母线开始，顺时针 转为负，逆时针转为正）。2、将应变花的三个敏感删分别联接到应变仪的三个分电桥之两点上，公共补偿片接到公共补偿的B、 C 两点上。3、调整各分电桥的初读数，然后加砝码00N），测出各测点的应变值并卸载。4、重复步骤3，直至测得三组有效数据。5、将所测得的数据交由指导教师校核，经教师认可后再拆除线路，归整所用仪器设备，由指导教师验 收合格后方可离开实验室。6、将所测得的数据代入1（0-3）式进行数据处理，结果填入数据处理表格中，并与理论值进行比较，求 出其测量误差。数据记录（参考表格见下）表1、各方向应变值的测定试样编号NO 应变仪的灵敏系数c=、应变计的灵敏系IK =次数 方位J1y3平均修正值450004502、试样特征量试样的几何尺寸/mm试样的材料常数外径D内径d弯臂L扭臂Ln泊松比卩弹性模量E/MPa数据处理 （参考表格见下）主应力/MPa主方向/o理论值测量值测量误差理论值测量值测量误差O1O3思考题*1、如果将实验中所使用的应变花逆时针方向旋4转50，主应力的实测值是否与讲义中的贴片方法相同？ 为什么？试推出旋转后的主应力和主方向的计算公式。*2、如果换用600的应变花应如何贴片？其主应力和主方向的计算公式又如何？