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受力方框电测应力分析 高峰 郑俊佶 牛晓磊 （机电学院 080101） 指导教师 隋允康 摘要：本课题研究了方框状钢构件在受拉伸时的受力状况，并用了电测法进行分析。得到了方框状钢构件在收到拉伸载荷时的某些部位的应力变化情况，并与计算出来的理论值进行了比较，根据应力变化情况提出了一些可能的改进构件的方法。 关键词：框状构件；应力；电测法 1.引言 在实际生活中，方框状钢构件是一种比较常见的受力构件。其用于各种连接件中，比如说锁链的锁环，其一般都会受到比较大的拉力。并会产生变形，有可能其产生的变形时不可恢复的。这对构件的使用造成的很大的影响，减少了可以使用的时间，并带来了比较严重的安全隐患。所以我们对方框状构件的一些部位进行了受力分析。找出其力学性质。应用实例如图： 图1 锁链实物图 2.实验方案 2.1 实验目的 1．练习应变片的贴法及桥路的应用； 2．用应变法测定构件的实际应力，并与理论应力进行比较 3．根据实验结果提出优化方案 2.2 实验设备 1．静态电阻应变仪； 2．静态加载仪； 3．刻度尺，导线，应变片工具箱。 2.3 实验概述 用静态加载仪向方框状构件加载拉力，加载方式及位置如图所示 图2 构件实物图及贴片位置 图3 受力及贴片位置 图中1至5代表了应变片所连接的5个频道ch1至ch5 2,3,4片分别位于框宽度的4等分点处 5个应变片方向均与框方向相同 2.4 实验步骤 1）选材 选择一个方框状构件 2）测量选择的构件的尺寸并记录，并选择贴片的位置 3）贴应变片 用砂纸将试件的表面清理干净，并用酒精擦拭干净 用万用表测量应变片的阻值，选择阻值相近的应变片（均约为350） 用胶水将应变片粘在试件表面 用电烙铁将导线焊在应变片上，并将其编号 用万用表再测一遍导线两端的阻值，与之前阻值相近即可以使用 4）将试件固定在加载仪上，准备加载。 5） 将工作片和补偿片按1/4桥路接入电桥对应接线柱上， 调试仪器并将将电阻应变仪及加载仪器的读数调零 6） 加载初载荷F0，在自动平衡后，按逐级等量加载的方法加载，每增加一次载荷，记录一次相应各个通道的应变仪读数到表A，每次加载载荷为100N，直到2000N为止。并得出施力-应变折线图，如图四 9）关闭电源，整理仪器，结束实验。 2.5 记录表格 表A F（N） 1 2 3 4 5 0 -36 -15 0 21 43 100 -33 -14 0 20 37 200 -22 -5 4 19 31 300 -11 0 5 15 20 400 1 11 11 15 13 500 8 15 8 8 5 600 20 21 10 5 -6 700 30 26 10 0 -15 800 43 38 17 2 -19 900 53 44 16 -1 -28 1000 63 48 16 -7 -39 1100 79 58 19 -10 -46 1200 83 62 18 -14 -55 1300 95 68 21 -10 -46 1400 105 87 20 -22 -70 1500 118 83 26 -21 -79 1600 127 85 22 -31 -92 1700 139 94 24 -33 -100 1800 150 100 24 -39 -109 1900 162 108 28 -40 -117 2000 175 117 29 -44 -126 图4 施力-应变折线图 3 实验现象 1. 通过加载负荷和改变负荷的大小，可以看出贴片位置的应变与加载力，存在着可能正比的关系。 2. 随着载荷的增加，不同位置受力情况不同，但从贴片位置与应变可以看出构件此处部分是内侧表面受拉，外侧表面受压。 4 简化力学分析模型的建立 由于原构件在结构上比较复杂，所测量的位置虽然位于构件中直杆的中部位置，但是其外侧框折角为90度，内侧为圆角过渡，在计算上比较复杂。但是可以抓住主要矛盾，忽略次要矛盾。可以看出所施加的力对所测量的位置的影响是使其径向伸长和向内弯曲，于是可以简化为一根方形截面的直杆在两端受大小相等的力和力矩而平衡。但是对各点的力矩不尽相同。如图5所示： 图5 简化力学模型 5 数据处理 图6 截面图 由于其截面为，（mm） (1) 和 （2） 算出其惯性矩为 为了减少测试中的误差，一般采取“增量法”进行实验。所谓增量法，就是把欲加的最大载荷分为若干等份，逐级加载来测量试件的变形或应变。若各级载荷增量相同并等于，应变片增量为。 载荷增量与应变片增