5薄壁圆管弯扭组合变形测定_实验报告

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圆管变形不良检测报告

根据对圆管变形不良的检测分析，我们对以下几方面进行了详细的检测和评估：直径变形、弯曲变形以及圆管表面的凹凸等情况。

首先，我们对圆管的直径进行了测量，发现了一定程度的直径变形。在测量过程中，我们使用了专业的测量仪器，并对多个位置进行了测量，以确保结果的准确性。测量结果显示，在某些位置上，圆管直径超出了允许的标准范围，这表明圆管存在直径方面的变形问题。

此外，我们还对圆管的弯曲变形进行了评估。通过目视检查和测量，我们发现了一些圆管出现了不同程度的弯曲。我们使用了专业的测量工具来测量圆管的弯曲度，并与标准要求进行比对。结果显示，在某些位置上，圆管的弯曲程度超出了允许的标准范围，这表明圆管存在着弯曲变形的问题。

此外，我们还对圆管表面的凹凸情况进行了检查。通过目视和触摸，我们注意到在一些圆管表面存在明显的凹痕和凸起。我们对这些凹凸进行了测量，并与标准进行了比对。结果表明，这些圆管的表面凹凸超出了允许的标准范围，这进一步确认了圆管存在表面不良的问题。

综上所述，我们对圆管进行了直径变形、弯曲变形以及表面凹凸等不良情况的综合检测与评估。据我们的检测结果显示，在上述几个方面，圆管存在一定程度的变形不良问题。这些问题可能会对圆管的使用性能和可靠性产生不良影响，因此，在进

行后续工艺和生产过程中，需要重视这些问题并采取相应的改进和措施。

薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验

七．思考题
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。
2．本实验中能否用二轴 45 应变花替代三轴 45 应变花来确定主应力的大小和方向？
为什么？
表3
被测点
主应力
A
B
C
D
( ) σ MN
1
m2
( ) σ MN
3
m2
φ0 (度)
表1 读数应变
载荷 P ∆P
(N) (N)
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
应变仪测量通道上，重复步骤 3、4、5。
8．将薄壁圆管上A、C两点-45 、45 方向的应变片按图 5（c）全桥测量接线方法接至
应变仪测量通道上，重复步骤 3、4、5。
六．实验结果的处理
1．计算 A、B、C、D 四点的主应力大小和方向。
2．计算Ⅰ-Ⅰ截面上分别由弯矩、剪力、扭矩所引起的应力。
实验记录和计算可参考表 1、表 2 和表 3。

弯扭组合变形实验

可得到关于
的线性方程组：
x 0
y
45 45

பைடு நூலகம்45

0
xy
45
主应力实验
四、实验原理与方法
1、主应力大小和方向的测定则主应变为
1,2 x y
2 y xy x 2 2
x
x
2
M PL 3 W D (1 4 ) 32 其中， T Pa xy Wn D 3 (1 4 ) 16
x
主应力实验
2、弯矩产生的应力大小
a、实测值的计算
弯矩产生的应变
w
和应变仪读数值
1 2
仪
关系为
w 仪
0
所以，弯矩产生的应力实测值为
B点45°
B点-45°
K仪仪 K 1 2 3 4
xy
45

45
1 仪 2
D点-45°
D点45°
主应力实验
五、实验数据处理与分析
1、主应力大小和方向的计算 a、实测值的计算
1,2
E

2 1
45

45
R1--- B点－45°方向应变片 R2--- B点0°方向应变片 R3--- B点45°方向应变片

弯扭组合——精选推荐

基本实验 5

弯扭组合作用下的电测试验

一、实验目的

1．用实验方法测定平面应力状态下一点处的主应力。

2．在弯扭组合作用下，用电测分离法单独测量弯矩和扭矩。

3．进一步熟悉使用电阻应变仪的测量方法。

二、仪器设备

弯扭试验台，电阻应变仪。

三、弯扭试验装置

弯扭试验台用于弯曲试验，已在上一节中谈到。现在主要叙述其弯扭组合试验系统，其弯扭加载的装置如图2—11。弯扭试样的一端固定于机架上，另一端在垂直于轴线的方向上连接有一扇形加力杆，由钢丝绳绕扇形杆的园弧端面，与加载系统相连。这样的做法是使试样发生较大变形时，仍能保持加载的力臂不变。加载和卸载用旋转加载手轮来实现，荷载的大小由传感器将信号送出，经放大后显示。为了使在荷载不太大的情况下产生较大的应力，弯扭试样选用薄壁圆管截面，管状试样的受力如图2—12。

图2—11 弯扭试验装置图

四、弯扭组合作用时主应力的测量

1．应变片布置

由图2—13可看出，A 点与C 点单元体都承受由M 产生的弯曲应力σw 和由扭矩M t 产生的剪应力τ的作用。B 点单元体处于纯剪切状态，其剪应力由扭矩M t 和剪力Q 两部分产生。这些应力可根据下列公式计算。

)1(32

43απσ-==D W W M z z w A

Q bI QS D W W M z z P p

t 2)1(16max 43

-==ταπτ

从上面分析看来，在试件的A 点、B 点、C 点上分别粘贴一个三向应变片如图2—14，

就可以测出各点的应变值，并进行主应力的计

算。

图2—13 单元体图图2—14 应变片的布置

2．实验主应力的计算

弯扭组合变形主应力的测定

一、实验目的

1．用电测法测定薄壁圆管弯扭组合变形时表面任一点的主应力值和主方向，并与理论值进行比较。　

2．测定分别由弯矩和扭矩引起的应力

σ和ｎτ，熟悉半桥和全桥接线方法。　

ｗ

二、实验仪器与装置　

1．静态电阻应变仪　

2．弯扭组合变形实验装置　

实验装置如图2－28所示，它由薄壁

圆管1、扇臂2、钢索3、手轮4、加载支座

5、加载螺杆

6、载荷传感器

7、钢索接头

8、底座9、数字测力仪10和固定支架11

组成。传感器7安装在加载螺杆6上，钢

索3一端固定在扇臂上，另一端通过钢索

接头8固定在传感器７上。实验时转动手图2－28 弯扭组合变形实验装置

轮，传感器随加载螺杆向下移动，钢索受拉，传感器受力，传感器信号输入数字测力仪，显示出作用在扇臂端的载荷值，扇臂端作用力传递至薄壁管上，薄壁管产生弯扭组合变形。　

薄壁管材料为铝合金，其弹性模量Ｅ＝70 GPa，泊松比μ＝0.33。薄壁管外径Ｄ＝40 mm，内径 d＝36 mm，其受力简图和有关尺寸见图2－29。Ｉ－Ｉ截面为被测试截面，取图示Ａ、B、Ｃ、Ｄ四个测点，在每个测点上贴一个应变花（-45°、0°、45°），供不同实验目的选用。　

图2－29 试件几何尺寸与受力简图

三、实验原理和方法

由截面法可知，Ⅰ－Ⅰ截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩，A、B、C、D各点均处

于平面应力状态。用电测法测试时，按其主应力方向是已知还是未知，而采用不同的贴片形式。　

１．主应力方向已知　

主应力的方向就是主应变方向。只要沿两个主应力方向各贴一个电阻片，即可测出该点的两个主应变I ε和II ε，进而由广义虎克定律计算出主应力：

综合性实验指导书范文

综合性实验指导书

薄壁圆筒弯扭组合应力的测定

一、实验特色

1、巩固材料力学概念和加强知识的综合运用；

2、在材料力学基础上，着重培养学生将理论知识应用于工程实际问题分析的能力，

例如如何减小应力集中的影响，分析误差的原因等；

3、突出学生知识延展性和思维主动性的培养，例如推导主应变的公式及实验方案

设计；

4、锻炼学生的动手能力：仪器的正确应用和加载方法等。

二、实验要求

1、认真阅读实验指导书，做预习报告（主要针对第一部分）实验前交预习报告。

2、本实验课分两部分完成，第一部分的内容包括：检查预习情况；了解实验仪器，

明确试验目的；在教师指导下分组讨论实验方案。

3、课后自行查阅资料，以组为单位，设计实验方案。

4、第二部分的内容包括：检查实验方案；在教师指导下讨论分析方案的可行性及

存在问题，补充修改实验方案。须交实验方案设计（以组为单位）。

5、做实验并记录数据。

6、整理实验数据；讨论实验误差，交实验报告。

三、实验原理

第一部分、预备知识（需学生实验课之前预习，写预习报告）

一、圆管某点的弯曲正应力为：σ=

二、圆管某点的扭转剪应力为：τ=

三、什么是叠加原理？请讨论它的应用范围。

四、弯扭组合变形圆管某点的弯曲正应力为：σ=

圆管某点的扭转剪应力为： τ=

五、什么是一点的应力状态，请分别给出单向、平面、空间应力状态的概念及平

面应力状态下的胡克定律。六、习题：

1.一点为平面应力状态，已知σx ，σy ,τ

,试求450斜截面的正应力σ

45°

2.一点为平面应力状态，已知σx ，σy 和450斜截面的正应力σ

45°

实验四-薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定

实验四薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定

实验内容:

构件在弯扭组合作用下，根据强度理论，其强度条件是

应力r ，首先要确定主应力，而主应力的方向是未知的，所以不能直接测量主应力。通过测定三个不同方向的应变，计算主应变，最后计算出主应力的大小和方向。本实验测定应变的三个方向分别是 -45、0°和45、实验目的与要求:

1、用电法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向

2、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会

1/4桥法测应变的实验方法

设计思路:

为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶 B 点、管底D 点

乞松二一 +万脣=亠

习护二一了

--- r

从以上三式解得

主应变

。计算当量

各粘贴一个45。应变花，测得圆管顶 B 点的-45 °、0°和45°三个方向的线应变

°、 45

° °

拉力P

实验装置示意图

关键技术分析: 由材料力学公式:

辛

比一 .

E , --- ----------

：

------------- ---------------- s in -a

应变花的粘贴示意图

大小；51方佝

十

t -- --------- --- -----

£s ~S1

实验过程

1•测量试件尺寸、力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。附表

2•拟定加载方案。先选取适当的初载荷

P 0（一般取P °=IO % P max 左右）。估算

P max （该实验载荷范围P max <400N ），分4〜6级加载。

3•根据加载方案，调整好实验加载装置。

4 •加载。均匀缓慢加载至初载荷 P °,记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每

薄壁圆管弯扭组合变形测定实验报告数据

薄壁圆管弯扭组合变形测定实验报告数据随着发展，薄壁圆管已经成为多个领域的重要元件，并可用于满足许多不同的需求。以薄壁圆管为研究对象的变形实验的结果，可以深入了解圆管的变形特性，为薄壁圆管应用和研究作出科学可靠的贡献。本文研究薄壁圆管弯扭组合变形测定实验。

实验准备

实验准备包括选择正确的圆管，准备测试条件，准备测试仪器，以及安装测试仪器。研究圆管的钢材为45#，表面阳极氧化处理。圆管的外径为（50，60，70，80）mm，壁厚分别为（2，3，4）mm。为了准确测量圆管弯扭变形，我们使用三轴张计测试仪器，安装在圆管上。

实验过程

实验过程主要包括：首先设置实验条件（包括规定的外径、壁厚、弯曲角度等），将圆管垂直固定在实验台上，然后控制电动千分尺在给定的偏转角度范围内轻轻地弯曲圆管，并使用三轴张力计测量圆管的弯曲角度。实验分别在温度20°C、 30°C和40°C下进行，每种温度下进行3次实验，对每种实验条件重复3次，以准确测定圆管在各种温度和角度条件下的变形情况。

实验结果

实验结果表明：随着温度的升高，圆管的弯曲角度也随之增加，最大角度可达26°。薄壁圆管的变形角度与外径、壁厚以及弯曲角度密切相关，当外径和壁厚不变时，圆管的变形角度越大，变形角度

越大。此外，圆管弯曲变形也与材料本身的性能有关，钢材的强度越高，圆管的变形角度越小。

结论

薄壁圆管的弯扭变形实验表明：外径、壁厚与圆管弯曲角度的变化有直接的关系；随着温度的升高，圆管的变形角度增大；另外，材料性能也会影响圆管的变形性能，钢材强度越高，圆管变形角度越小。本实验为薄壁圆管的研究开发和实际应用提供了科学可靠的参考，也为更深入相关研究提供了依据。

薄壁圆筒在弯扭组合变形主应力测定报告

一、概述

薄壁圆筒是工程中常见的一种结构形式，其在使用过程中受到的弯

曲和扭转载荷往往同时存在，因此对其在弯扭组合变形条件下的主应

力进行准确测定具有重要意义。本报告旨在对薄壁圆筒在弯扭组合变

形下的主应力进行测定，并提供权威的数据支持。

二、实验目的

1.对薄壁圆筒在弯曲和扭转载荷下的主应力进行测定；

2.掌握薄壁圆筒在弯扭组合变形条件下的变形规律；

3.提供准确可靠的数据支持，为工程设计提供参考依据。

三、实验原理

在弯曲和扭转载荷共同作用下，薄壁圆筒内部会产生主应力和主剪

应力。其主应力由弯曲应力和扭转应力共同决定，根据相关理论原理，可以通过测定薄壁圆筒表面的变形情况，推导出其在弯扭组合变形条

件下的主应力。

四、实验装置和材料

1.薄壁圆筒实验样品；

2.应变仪；

3.扭转载荷施加装置；

4.弯曲载荷施加装置；

5.数据采集系统；

6.相关辅助工具；

7.其他必要的辅助材料。

五、实验步骤

1.准备薄壁圆筒样品，清洁表面并固定在实验台上；

2.根据实验要求，施加弯曲载荷，并记录薄壁圆筒的变形情况；

3.根据实验要求，施加扭转载荷，并记录薄壁圆筒的变形情况；

4.利用应变仪等装置对薄壁圆筒表面的应变变化进行实时监测和记录；

5.根据采集的数据，推导出薄壁圆筒在弯扭组合变形条件下的主应力。

六、实验数据处理和分析

1.根据实验采集的数据，绘制出薄壁圆筒在不同弯曲和扭转载荷下的主应力变化曲线；

2.对数据进行详细分析和比对，得出薄壁圆筒在不同载荷情况下的主应力范围；

3.分析实验中存在的误差和不确定性，并提出相应的修正方案；

弯扭组合变形实验

薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验

SQ1001804A004 李扬一．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，薄壁圆管产生弯图1

扭组合变形。

薄壁圆管材料为铝合金，其弹

GN, 泊松比μ

性模量E为72

为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–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 图5

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450应变花，若测得应变ε

-45

、ε0、ε

，则主应力大小的计算公式为

()()()⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡-+--±++-=--24502045

45231212

11εεεεμ

弯扭组合变形主应力实验-6页文档资料

实验五弯扭组合变形主应力实验

一、实验目的

1、用电测法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向；

2、在弯扭组合作用下，分别测定由弯矩和扭矩产生的应力值；

3、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会全桥法测应变的实验方法。

二、仪器设备

1、弯扭组合变形实验装置；

2、YD-2009型数字式电阻应变仪；

三、试件制备与实验装置

1、试件制备

本实验采用合金铝制薄壁圆管作为测量对象。为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B点、管底D点各粘贴了一个45º应变花（如图4-5-1），圆管发生弯扭组合变形后，其应变可通过应变仪测定。

图4-5-1

2、实验装置

如图4-5-1所示，将薄壁圆管一端固定在弯扭组合变形实验装置上，逆时针转动实验架上的加载手轮，通过薄壁圆管另一端的钢丝束施加载荷，使圆管产生变形。从薄壁圆管的内力图4-5-2可以发现：薄壁圆管除承受弯矩M作用之外，还受扭矩T的作用，圆管处于“组合变形”状态，且弯矩M=P•L，扭矩T= P•a

图4-5-2 内力图

图 4-5-3 单元体图

四、实验原理

1、主应力大小和方向的测定

如图4-5-3，若测得圆管管顶B点的-45º、0º、45º三个方向（产生拉应变方向为45º，产生压应变的方向为-45º，轴向为0º）的线应变为ε-45º、ε0º、ε45º。由《材料力学》公式可得到关于εx、εy、γxy的线形方程组

联立求解以上三式得

εx=ε0º

εy=ε-45º+ε45º-ε0º

γxy=ε-45º-ε45º

则主应变为

由广义胡克定律

得到圆管的管顶A点主应力的大小和方向计算公式

北航材料力学实验报告-弯扭组合实验

实验时间：2010年月

实验地点：

一、实验目的

1．用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角；

2．测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩；

3．学习电阻应变花的应用。

二、实验设备和仪器

1、砝码

2、电阻应变仪；

3、游标卡尺。

三、试件形状、尺寸、力学性能、编号；

所用实验试件为空心圆轴试件。D0＝38.00mm，内径d0=36mm，圆管长a=750mm,圆轴长b=750mm。中碳＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.28。试件照片如下所示

钢材料屈服极限

试件示意力如下图所示

1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角；

圆轴试件的一端固定，另一端通过一拐臂承受集中荷载P ，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态及应变片的位置如图二和图三所示。

在圆轴某一横截面A －B 的上下两点贴三轴应变花（如图一），使应变花的各应变片方向分别沿0°和±45°。根据平面应变状态应变分析公式：

图一应变花示意图

图二圆轴上表面微体的应力状态图三圆轴下表面微体的应力状态

αγαεεεεεα2sin 2

2cos 2

x y

x -

（1）

可得到关于εx 、εy 、γ

的三个线性方程组，解得：

45045450

εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2）

由平面应变状态的主应变及其方位角公式：

221222⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛-±+=xy y x y x γεεεεεε （3）0min max 2()2()xy xy

x y tg γγαεεεε=-

弯扭实验报告-最终版

【实验名称】

弯扭组合受力下的圆管应力和内力测定实验

【实验背景】

在工程中受弯扭复合作用的构件比比皆是。现仅举几例加以说明：

1.工厂中用于机械加工的车床、铣床等主轴就是一种典型的复合受力形式，主轴的内力——弯矩、扭矩、轴力等。

2. 汽车在崎岖道路上行驶时，车架处于复合受力状态下。其内力有弯矩、扭矩。

3. 自行车的拐臂，由于脚踏板的受力点与拐臂不在同一中心线上，拐臂的内力既有弯矩，又有扭矩。

一般来说，对复合受力的构件，其截面上的内力既有弯矩和剪力又有扭矩，有时还有轴力。所以，复合受力条件下的构件属于平面应力状态。对于这类构件，工程中一般要解决下列两类问题。

1.强化校核：测定危险点的应力状态，确定主应力值和主方向。

2.优化设计：分离截面上的内力，确定各内力的贡献大小。

【实验目的】

1．学习电测实验的全过程。本实验从按实验要求制定贴片方案，粘贴电阻片、引线、编号到测量所贴电阻片的应变，以及用不同组桥方式分离内力的一整套实验过程都由同学自己来完成。

2．学习测定一点应力状态的方法。

3．学习利用各种组桥方式测量内力的方法。

4．学习电阻片的粘贴方法。

5．进一步熟悉电测法的基本原理与操作方法。

【实验仪器】

1.电子万能实验机

2.静态电阻应变仪

3.弯矩复合受力实验装置一套

4.钢板尺、游标卡尺

【实验原理】

一．测主应变的大小及方向

为了用实验的方法测定薄壁圆筒弯曲和扭转时表面一点处的主应力大小和方向，首

先要测量该点处的主应变ε1和ε3的大小和方向，然后用广义胡克定律算得一点处的

主应力σ1和σ3。根据平面应变状态分析原理，要确定一点处的主应变，需要知道该