薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验.ppt

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3—34（a）， 图3-34（b）为薄壁圆 管受力简图和有关尺寸。 本设备选取 Ⅰ-Ⅰ截面为测试截面，并取四个被测点，位置见图3—34（a）所示的A、B、C、D，其应力状态如图3—35所示。 在每个被测点上粘贴一枚应变花（-45°、0°、+45°），如图3—36所示，共计12片应变片，供不同的实验选用。薄壁管为铝合金材料，其弹性模量E=72GPa，泊松比 。 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Ⅰ-Ⅰ截面A、B、C、D四点的应变片 ～ 按半桥外补接线法接入应变仪（图3—37），用共补偿片，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