PAGEPAGE1薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验一．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；2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。二．实验仪器和设备1．弯扭组合实验装置；2．YJ-4501A/SZ静态数字电阻应变仪。三．实验原理薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆管在P力作用下产生弯扭组合变形。薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量E为72,泊松比μ为0.33。薄壁圆管截图1面尺寸、如图2所示。由材料力学
分析
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可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。Ⅰ-Ⅰ截面现有A、B、C、D四个测点，其应力状态如图3所示。每点处已按–450、00、+450方向粘贴一枚三轴450应变花，如图4所示。图2图3图4四．实验
内容
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及
方法
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1.指定点的主应力大小和方向的测定薄壁圆管A、B、C、D四个测点，其表面都处于平面应力状态，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。若测得应变ε-45、ε0、ε45，则主应力大小的计算公式为主应力方向计算公式为或2.弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定a.弯矩M引起的正应力的测定只需用B、D两测点00方向的应变片组成图5（a）所示半桥线路，就可测得弯矩M引的正应变然后由虎克定律可求得弯矩M引起的正应力b.扭矩Mn引起的剪应力的测定图5用A、C两被测点-450、450方向的应变片组成图5（b）所示全桥线路，可测得扭矩Mn在450方向所引起的线应变由广义虎克定律可求得剪力Mn引起的剪应力剪力Q引起的剪应力的测定用A、C两被测点-450、450方向的应变片组成图5（c）所示全桥线路，可测得剪力Q在450方向所引起的线应变由广义虎克定律可求得剪力Q引起的剪应力五．实验
步骤
新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤
1.接通测力仪电源，将测力仪开关置开。2.将薄壁圆管上A、B、C、D各点的应变片按单臂（多点）半桥测量接线方法接至应变仪测量通道上。3.预加50N初始载荷，将应变仪各测量通道置零；分级加载，每级100N，加至450N，记录各级载荷作用下应变片的读数应变，然后卸去载荷。4.按图5各种组桥方式，从复实验步骤3，分别完成弯矩、扭矩、剪力所引起应变的测定。六．实验数据及结果处理实验数据1应变片灵敏系数K=2.23读数应变载荷AB-450（R1）00（R2）450（R3）-450（R4）00（R5）450（R6）P(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)50000000100990-98127165-21150990-98127165-21100980-97121162-232501970-195248327-44100990-94126162-233502960-289374489-671001002-95124164-224503962-384498653-89(με)990.5-96124.5162.3-22.3实验数据1续读数应变载荷CD-450（R7）00（R8）450（R9）-450（R10）00（R11）450（R12）P(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)5000000010051-2-5422-165-12815051-2-5422-165-12810050-4-5423-164-129250101-6-10845-329-25710051-2-5421-162-129350152-8-16266-491-38610051-2-5221-163-130450203-10-21487-654-516(με)50.8-2.5-53.521.8-163.5-129实验数据2及结果读数应变载荷弯矩（M）扭矩（Mn）剪力（Q）P(N)∆P(N)εMd(με)∆εMd(με)εnd(με)∆εnd(με)εQd(με)∆εQd(με)50000100330295901503302959010032530091250655595181100329300913509848952721003282989045013121193362(με)328298.390.5应力11.814.041.23实验结果被测点主应力ABCD4.7212.72.681.54-5.36-1.72-2.97-12.89σ1σ3133.9043.90-16.7073.30134.4044.40107.22017.220七．思考
题
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1.测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线方法，请画出测量电桥的接法。a．测量弯矩引起的应变，还可以用R5或R11与补偿片组成单臂半桥，见图（a）；b．测量扭矩引起的应变见图（b）；c．测量剪力引起的应变见图（c）；2.本实验中能否用二轴450应变花替代三轴450应变花来确定主应力的大小和方向？为什么？本实验中A、C两点可以用二轴450应变花替代三轴450应变花，B、D两点不可以。因为，从理论上讲，A、C两点主应力方向是已知的，只要求主应力大小，两个未知数，只要用两个应变片就可以了。弯扭组合实验理论计算薄壁圆管截面尺寸、受力简图如图所示Ⅰ-Ⅰ截面A、B、C、D各点主应力大小和方向计算：Ⅰ-Ⅰ截面作用的力有剪力（N）扭矩（N·m）弯矩（N·m）Ⅰ-Ⅰ截面几何性质抗扭截面模量（m3）抗弯截面模量（m3）A、C点扭转剪应力、弯曲剪应力计算（在中性层上可视为纯剪状态）扭转剪应力（Mpa）弯曲剪应力（Mpa）t—圆管壁厚R0=18.25mmA点剪应力（Mpa）C点剪应力（Mpa）A点主应力（Mpa）A点主应力方向C点主应力（Mpa）C点主应力方向B、D点扭转剪应力、弯曲正应力计算扭转剪应力（Mpa）弯曲正应力（Mpa）B点主应力（Mpa）（Mpa）B点主应力方向D点主应力（Mpa）（Mpa）D点主应力方向精品资料，可以任意编辑。，
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