薄壁圆管弯扭组合变形

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验,机械工程学院,基础实验室,一、实验目的,1.,用电测法测定平面应力状态下各点,(A,、,B,、,C,、,D),主应力的大小及方向。,2.,用电测法测定薄壁圆管在弯扭组合变形作,用下,分别由弯矩、剪力、扭矩所 引起的应力。,3.,学习电阻应变花的应用。,二、实验仪器和设备,1.,多功能实验装置及薄壁圆管。,2.YJ-4501A,静态数字电阻应变仪。,3.,温度补偿片。,三、实验原理,在多功能实验装置上，薄壁圆管已粘好应变片,(,应变花,),，通过砝码对其加载。薄壁圆管一端固,定，另一端装上一个固定横杆,圆筒与横杆的轴线,相互垂直且在同一平面内。当在横杆的自由端加载,时，薄壁圆管即产生弯扭组合变形。,受弯扭组合变形作用的薄壁圆管其表面各点,处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应,变，然后运用应变,应力换算关系求出主应力的大,小和方向。,薄壁圆管截面尺寸见图,1(a),图,1(b),为薄壁圆,管受力简图和有关尺寸。,本设备选取,-,截面为测试截面,并取四个被,测点，位置见图,1(a),所示的,A,、,B,、,C,、,D,，其应力状,态如图,2,所示。,图,1,薄壁圆管尺寸、测点及受力图,在每个被测点上粘贴一枚应变花,(-,45,、,0,、,+45),，如图,3,所示，共计,12,片应变片，供不,同的实验选用。薄壁圆管为铝合金材料，其,弹性模量,E=72GPa,，泊松比 。,图,2,应力状态 图,3,应变花,四、实验内容及方法,1.,指定点的主应力大小和方向的测定,受弯,-,扭组合变形作用的薄壁圆管其表面各点处,于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变,，然后运用应变,应力换算关系,求出主应力的大小和方向。本实,验用的是 应变花，将,-,截面,A,、,B,、,C,、,D,四点的应变片,按半桥公共外补接线,图,4,接线图,法接入应变仪（图,4,），图中 为 ,采用公,用温度补偿片。加载后可测得,A,、,B,、,C,、,D,四点的应,变,、。,已知材料的弹性常数，主应力的,大小和方向可用实验计算公式计算。,1,）实验计算公式：,（,1,）,主方向为,（,2,）,将主应变 、代入广义虎克定律即可得主,应力的实验值,（,3,）,（,4,）,2,）理论计算公式：,（,5,）,(6),式中,：,为弯矩产生的正应力,(,注：,D,点值为负,),为扭矩产生的剪应力,为剪力产生的剪应力,其中，,2,弯矩、扭矩、剪力所分别引起的应力,1,）弯矩 引起的正应力的测定,用,B,、,D,两被测点 方向的应变片组成图,5(a),所,示半桥自补线路，可测,得弯矩,M,引的正应变。,图,5,接线图,由虎克定律可求得弯矩,M,引起的正应力,(7),2,）扭距 引起的剪应力的测定,用,A,、,C,两被测点 、方向的应变片,组成图,3-38,（,b,）所示全桥自补线路，可测,得扭矩 在 方向所引起的应变为,由广义虎克定律可求得,Mn,引起的剪应力,(8),3,）剪力,Q,引起的剪应力的测定,用,A,、,C,两被测点 、方向的应变片组成,图,5(c),所示全桥自补线路，可测得剪力,Q,在 方向,所引起的应变为,由广义虎克定律可求得,Q,引起的剪应力,（,9,）,（,4,）弯矩、扭矩、剪力所分别引起的理论计算,公式：,为弯矩产生的正应力,。,为扭矩产生的剪应力,。,为扭矩产生的剪应力。,其中：,指圆环平均半径,(;),五、实验步骤,:,1,检查应变仪灵敏系数是否与应变片灵敏系数,一致，若不一致，重新设置。,2,将薄壁圆管上,A,、,B,、,C,、,D,各点的应变片,和 按图,4,半桥公共外补偿接线法接至应变,仪测量通道上。,3.,接线各通道置零。,4.,以,=20N,分,5,级逐级加载，并记录各测点的应变,值。,5.,卸载。,6.,将薄壁圆管上,B,、,D,两点的应变片按图,5(a),半桥,自补偿接线法接至应变仪测量通道上，重复步骤、,、。,7.,将薄壁圆管上,A,、,C,两点 、方向的,应变片按图,5(b),全桥自补接线法接至应变仪测量通,道上，重复步骤、。,8.,将薄壁圆管上,A,、,C,两点 、方向的,应变片按图,5(c),全桥自补接线法接至应变仪测量通,道上，重复步骤、。,9.,实验结束，清理场地，关闭应变仪电源，一,切机构复原。,六思考题,1.,根据实验结果分别画出薄壁圆管表面上,A,、,B,、,C,、,D,四点处的主单元体（标明主应力的方向和主应,力值的大小）。,2.,测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还,有哪些接线方法，请画出这些测量电桥的接线图,。,