薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验摘要.PDF

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 弯扭组合实验装置如图 1 所示。它由 薄壁圆管 1（已粘好应变片），扇臂 2，钢 索 3，传感器 4，加载手轮 5，座体 6，数 字测力仪 7等组成。试验时，逆时针转动 加载手轮，传感器受力，将信号传给数字 测力仪，此时，数字测力仪显示的数字即 为作用在扇臂顶端的载荷值，扇臂顶端作 用力传递至薄壁圆管上，薄壁圆管产生弯扭组合变形。 图 1 薄壁圆管材料为铝合金，其弹 性模量E为 70 GN 2 , 泊松比μ为 m 0.33。薄壁圆管截面尺寸、受力简 图如图 2所示，Ⅰ-Ⅰ截面为被测试 截面，由材料力学可知，该截面上 的内力有弯矩、剪力和扭矩。取Ⅰ- Ⅰ截面的A、B、C、D四个被测点， 其应力状态如图 3所示。每点处按 -45 、0 、+45 方向粘贴一枚三轴 45应变花，如图 4所示。 图 2 图 3 图 4 图 5 1 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。由于本实验用的是 45应变花，若测得应变 ε 、ε 、ε ，则主应力大小的计算公式为 -45 0 45 σ 1 E ⎡1 + μ 1 − μ 2 2 ⎤ ε +(ε ε ± ε) − ε +(ε − ) ( ) 2 ⎢ −45 45 −45 0 0 45 ⎥ σ 3 1 − μ ⎣ 2 2 ⎦ 主应力方向计算公式为 ε −ε tg 2α 45 −45 ε ε − ε − ε −( ) ( ) 0 −45 45 0 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 用B、D两被测点 0 方向的应变片组成图 5（a）所示半桥线路，可测得弯矩M引起 ε 的正应变 εM Md 2 Eε 由虎克定律可求得弯矩M 引起的正