弯扭实验114805187

1.1. 圆管受那些内力作用，它们沿轴线是如何分布的；圆管受那些内力作用，它们沿轴线是如何分布的；2.2. 分别画出某一截面最上点分别画出某一截面最上点A A和最下点和最下点B B的应力状态图；的应力状态图；3.3. 测定一点平面应力状态时需要贴几枚应变片？如何布置；测定一点平面应力状态时需要贴几枚应变片？如何布置；4.4. 测定截面上弯矩、扭矩时，需要几枚应变片？如何布置；测定截面上弯矩、扭矩时，需要几枚应变片？如何布置；5.5. 如果要求用半桥、对臂、全桥分别测出指定截面的弯矩、扭矩，如果要求用半桥、对臂、全桥分别测出指定截面的弯矩、扭矩，如何选择应变片；如何选择应变片；6.6. 选择布片位置的原则是什么；选择布片位置的原则是什么；7.7. 为了提高测量精度，在布片时应注意什么问题。为了提高测量精度，在布片时应注意什么问题。 工厂中用于机械加工的车床，其主轴就工厂中用于机械加工的车床，其主轴就是一种典型的复合受力形式，主轴上受到的是一种典型的复合受力形式，主轴上受到的内力有弯矩、扭矩、轴力等。内力有弯矩、扭矩、轴力等。TM内力图内力图P 汽车在崎岖道路上行驶时，当四个车轮汽车在崎岖道路上行驶时，当四个车轮不在同一平面上时，使车架处于复合受不在同一平面上时，使车架处于复合受 力力状态下。其内力有弯矩、扭矩等。状态下。其内力有弯矩、扭矩等。 自行车的中轴，由于脚踏板的受力点与自行车的中轴，由于脚踏板的受力点与中轴不在同一中心线上，中轴的内力即有中轴不在同一中心线上，中轴的内力即有弯矩，又有扭矩。弯矩，又有扭矩。找找危险点危险点测试一点应力状态。测试一点应力状态。消消危险内力危险内力分离截面上内力。分离截面上内力。1.掌握用电测法测定一点应力状态的方法。掌握用电测法测定一点应力状态的方法。2.掌握利用组桥分离内力的方法。掌握利用组桥分离内力的方法。3.学会根据理论分析的结果，正确地选择测学会根据理论分析的结果，正确地选择测量部位和最佳布片方案。量部位和最佳布片方案。4.根据实验数据判断结果地正确性。根据实验数据判断结果地正确性。平面应力平面应力xx xy xyyy测量一点应力状态测量一点应力状态xx xy xyyy2sin12cos21211xyyxyxE在一点的三个方向布片。常用有在一点的三个方向布片。常用有0 、 45 、 909000045000450-450应变花应变花-45、 0 、 45R4R3工作片工作片补偿片补偿片ABCDEUBD用单臂测量各用单臂测量各个应变片。个应变片。 将测量结果代入公式，可得到将测量结果代入公式，可得到)2()1 (2)(1)(14590009029002EEExyyxyxxyxyyxytgx224)(2122221，满足理论的假设与条件满足理论的假设与条件F高度不同高度不同同一力臂同一力臂同一高度同一高度 力臂不同力臂不同1. 圆管试件；圆管试件；2. 拐拐 臂；臂；3. 加加 力力 点；点；4. 固固 定定 端；端；5. 测量截面；测量截面；6. 应应 变变 片；片；7. 应应 变变 仪。仪。F46537342xx xy xyxx xy xy分离内力分离内力ZYXMyTMyT内力分量内力分量 QzMzMzQyNT 、Mz、Qy、Qz。My、N、F选择选择两个两个或或四个四个应变片满足：应变片满足：1. 1.各应变片中都包含相同性质内各应变片中都包含相同性质内力引起的应变。力引起的应变。2.2.各应变片中同一内力引起的应各应变片中同一内力引起的应变之间有确定的关系。变之间有确定的关系。1号片：内力号片：内力A = +a 内力内力B = +b2号片：内力号片：内力A = +a 内力内力B = - b 43214EKUBDR R1 1R R3 3ABCDEUBDR R2 2R R4 4R4R3工作片工作片工作片工作片ABCDEUBD21331144EKERRRRUBD减法！减法！消同保异！消同保异！工作片工作片工作片工作片ABCDEUBD补偿片补偿片补偿片补偿片31331144EKERRRRUBD加法！加法！消异保同！消异保同！工作片工作片工作片工作片ABCDEUBD工作片工作片工作片工作片41432144EKEKUBD同号相对！同号相对！异号相邻！异号相邻！ xy xy xy xy 在在45 方向上的应力方向上的应力45 为为 + 在在135 方向上的应力方向上的应力135 为为 - - 45135 xy xy 应力圆应力圆在在 45 方向上的应力方向上的应力45 为为 在在 135 方向上的应力方向上的应力135 为为xx22222245135xx-应力圆应力圆221. 1.只有轴力只有轴力NN、弯矩、弯矩MMy y、MMz z最好在力的作最好在力的作用方向上布片。用方向上布片。2.2.只有剪力只有剪力QQy y、QQz z、扭矩、扭矩T T最好在与力最好在与力的作用方向呈的作用方向呈45450 0方向布片。方向布片。3. 3. 当当1 1与与2 2交叉存在时，综合找最佳方案。交叉存在时，综合找最佳方案。通常选通常选45450 0方向布片。方向布片。BA2# 1354# 453# 0AB1# 905# 1356# 07# 45BA1# 902# 1354# 453# 0BA6# 05# 1357# 45各片相互位置各片相互位置从上面看下去：从上面看下去：2 2与与7 7平行平行3 3与与6 6平行平行4 4与与5 5# #平行平行上表面电阻片所含分量上表面电阻片所含分量 0: M a (-) （ 3# ） 45: M (-b)， T (+c) （ 4# ） 135: M (-b) ， T (-c) （ 2# ） 90: M (+d) （ 1# ）xx xy xy3# 2# 1# 4# xyxx xy6# 5# 7# 下表面电阻片所含分量下表面电阻片所含分量 0: M a (+) （ 6# ） 45: M (+b) ， T (+c) （ 7# ） 135: M (+b) ， T (-c) （ 5# ）1. 1. 选那两个（或四个）应变片测量？选那两个（或四个）应变片测量？2.2. 测那个内力量？消那个内力量？测那个内力量？消那个内力量？3.3. 组什么桥路可满足？组什么桥路可满足？ 如：上、下如：上、下0 0片，片， MMy y 异号等值，用半桥可测。异号等值，用半桥可测。 上、下上、下0 0片，接对臂测？片，接对臂测？究竟如何布片和按那种桥路究竟如何布片和按那种桥路接线，应根据要求自行设计，接线，应根据要求自行设计，力求取得最佳方案。力求取得最佳方案。布片方案和组桥方案都不是布片方案和组桥方案都不是唯一的唯一的。1. 1.电子万能试验机及弯扭复电子万能试验机及弯扭复 合受力圆管实验装置。合受力圆管实验装置。2.2.电阻应变仪。电阻应变仪。3.3.游标卡尺，钢板尺。游标卡尺，钢板尺。1. 1. 用单臂测量用单臂测量7 7个应变片的应变值。个应变片的应变值。2.2.利用半桥或对臂或全桥等组桥方利用半桥或对臂或全桥等组桥方 式，分别测出弯矩式，分别测出弯矩 MMy y 与扭矩与扭矩T T各各 自所引起的应变值。要求自所引起的应变值。要求至少各至少各 有一种有一种弯矩、扭矩单独引起的应弯矩、扭矩单独引起的应 变即可。变即可。 每项测试内容的数据，需要重复测每项测试内容的数据，需要重复测量两次（加卸载两个循环）以上，量两次（加卸载两个循环）以上，两次的测量得到的应变差之间应小两次的测量得到的应变差之间应小于于5 5%。测量空心圆管的内外经；测量空心圆管的内外经；测量加力点到测量截面的距离测量加力点到测量截面的距离L L，加力点到，加力点到圆管中心的距离圆管中心的距离L LT T, ,；初载荷初载荷 F F0 0 = 200 N= 200 N，末载荷，末载荷 F Fn n 1200 N1200 N；钢的弹性模量取钢的弹性模量取 E E 206GPa206GPa；钢的泊松系数取钢的泊松系数取 0.280.28；电阻片灵敏系数电阻片灵敏系数 K K片片 2.082.08；试验机加载速度试验机加载速度 1515 mm / min mm / min。分配到每个试件上的载荷为：分配到每个试件上的载荷为： 100 N 600N100 N 600N在测量的过程中请千万不要用手去在测量的过程中请千万不要用手去摸电阻应变片！摸电阻应变片！切记切记！1. 1. 上上0 0与下与下0 0片的绝对值？片的绝对值？2.2.上上0 0 与上与上9090 的关系如何？的关系如何？3.3.上、下上、下 4545 两两的绝对值？两两的绝对值？45459001. 1. 将各类原始数据整理成表格；将各类原始数据整理成表格；2.2.根据所测应变值计算一点应力状态；根据所测应变值计算一点应力状态；3.3.计算主应力计算主应力 1 1 ，2 2及主方向及主方向并与理并与理论值比较，计算相对误差；论值比较，计算相对误差；4.4.根据各种组桥方式测出的应变，计算出弯根据各种组桥方式测出的应变，计算出弯矩与扭矩，并与实际弯矩与扭矩值比较，矩与扭矩，并与实际弯矩与扭矩值比较，计算误差；计算误差；5.对测量结果进行分析讨论，分析误差来对测量结果进行分析讨论，分析误差来源，比较各种组桥方式的利弊；源，比较各种组桥方式的利弊；6.根据本实验的目的与要求提出自己的布根据本实验的目的与要求提出自己的布片方案（用最少的应变片）；片方案（用最少的应变片）；7.体会与收获。体会与收获。8.将签字的预习报告随实验报告一起交了。将签字的预习报告随实验报告一起交了。 本次实验课完成后，应知道：本次实验课完成后，应知道： 外力如何简化到测量截面上；外力如何简化到测量截面上； 如何测一点应力状态；如何测一点应力状态； 如何分离内力；如何分离内力； 使用电桥的目的；使用电桥的目的； 在哪个方向上正应力最大；在哪个方向上正应力最大； 在某个方向上正应力为零，那该方向上的正应变也为零吗？在某个方向上正应力为零，那该方向上的正应变也为零吗？ 剪应变如何测？剪应变如何测？ 剪应变在哪个方向上引起的线应变最大剪应变在哪个方向上引起的线应变最大; ; 剪力如何得到，剪力如何得到，QQ对对XYXY平面产生何影响？平面产生何影响？单臂测量的操作步骤单臂测量的操作步骤1. 按顺序将试件上粘贴的各个应变片（工作片）接到每个通道的按顺序将试件上粘贴的各个应变片（工作片）接到每个通道的AB接接线端上，线端上，BB为短接状态。为短接状态。2. 将温度补偿片接到公共端。将温度补偿片接到公共端。3. 运行软件，自动检测联机状态。运行软件，自动检测联机状态。4. 在参数设置界面，设置各测量点连接形式为应变在参数设置界面，设置各测量点连接形式为应变 1-1 和设置各测量和设置各测量点灵敏系数点灵敏系数K=2.08等参数。等参数。5. 在初载时，先在自动平衡界面按在初载时，先在自动平衡界面按自动平衡自动平衡，查看连接有无问题，查看连接有无问题；然后转到测量界面反复按几次；然后转到测量界面反复按几次扫描采样扫描采样，检查数据是否稳定，检查数据是否稳定。6. 正式实验，在初载时正式实验，在初载时自动平衡自动平衡和和扫描采样扫描采样，测量初始应变，测量初始应变值；值；7. 在加载至末载，直接在加载至末载，直接扫描采样扫描采样 ，测量末应变值；，测量末应变值；8. 实验时随时抄下采集的数据，并做差值，平衡数据不抄。实验时随时抄下采集的数据，并做差值，平衡数据不抄。补偿片补偿片工作片工作片工作片工作片 由上面的推导，利用应力圆，代入广义虎克定律可得到 ：45454511(1)2221(1)221yyEEEMWEEWM454545()(1)1(1)1kppkEEEMWEEWM同理也可得到同理也可得到