弯扭组合变形实验报告
弯扭组合实验实验报告
弯扭组合实验实验报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
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弯扭组合实验实验报告
经营管理
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实验二弯扭组合试验
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．微机控制电子万能试验机；
2．电阻应变仪；
3．游标卡尺。
三、试验试件及装置
弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D 0＝42mm ，壁厚t=3mm ， l 1=200mm ，l 2=240mm （如图二所示）；中碳钢材料屈服极限s σ＝360MPa ，弹性模量E ＝206GPa ，泊松比μ＝。
图一 实验装置图
四、实验原理和方法
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如图四和图五所示。
在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），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：
αγαεεεεεα2sin 2
2cos 2
2
xy
y
x y
x -
-+
+=
（1）
可得到关于εx 、εy 、γxy 的三个线性方程组，解得：
45
45045450
εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2）
图三 应变花示意图
图四 圆轴上表面微体的应力状
x
x
x
x 图五 圆轴下表面微体的应力状
由平面应变状态的主应变及其方位角公式：
弯扭组合变形实验报告
弯扭组合变形实验报告
在科学研究领域中，变形实验是一种常见的实验方法，用于研究物体在外力作用下的变形规律。而在变形实验中，弯扭组合变形实验是一种常见且重要的实验方法，可以用来研究材料的弯曲和扭转变形特性。本报告将对弯扭组合变形实验进行详细的描述和分析。
我们需要了解弯扭组合变形实验的基本原理。在弯扭组合变形实验中，试样将同时受到弯曲和扭转的作用，这种双重变形方式会导致试样表面和内部的变形状态复杂多样。通过对试样进行弯扭组合变形实验，可以得到材料在不同变形模式下的力学性能参数，如弯曲强度、扭转强度等，从而更全面地了解材料的力学性能。
弯扭组合变形实验的操作步骤也非常关键。首先，需要选择合适的试样形状和尺寸，然后将试样固定在试验机上，施加合适的弯曲和扭转载荷，同时记录试样的变形情况和载荷大小。在实验过程中，需要确保试样受力均匀，避免出现局部过载或集中变形的情况，以保证实验结果的准确性和可靠性。
在进行弯扭组合变形实验时，需要注意一些实验技巧。首先，应该根据试样的材料和形状特性合理选择试验条件，如载荷大小、加载速度等，以确保实验结果具有代表性。其次，在实验过程中应及时观察试样的变形情况，注意是否出现裂纹或变形不均匀的现象，及时调整实验条件以保证实验的顺利进行。
在实验结束后，需要对实验数据进行分析和处理。通过对试样在弯扭组合变形过程中的力学性能参数进行计算和统计，可以得到材料的弯曲和扭转性能指标，如弯曲模量、扭转刚度等。这些数据对于材料的设计和应用具有重要的参考价值，可以帮助工程师更好地选择和使用材料。
弯扭组合变形实验报告数据
实验名称：弯扭组合变形实验
一、实验目的：
1. 通过实验，了解和掌握材料在弯扭组合变形下的力学性能。
2. 熟悉和掌握弯扭组合变形的测量方法和数据处理技巧。
3. 通过实验，验证理论知识和计算方法的正确性。
二、实验设备：
1. 材料试验机
2. 弯曲和扭转加载装置
3. 千分尺
4. 数据记录仪
三、实验材料：
1. 实验材料为Q235钢，其化学成分和力学性能如下：
-碳（C）含量：0.12%
-锰（Mn）含量：0.3%
-硅（Si）含量：0.3%
-磷（P）含量：0.035%
-硫（S）含量：0.035%
-屈服强度：235MPa
-抗拉强度：375MPa
-伸长率：26%
四、实验步骤：
1. 将试样安装在试验机上，确保试样与加载装置之间的接触良好。
2. 设置试验机的弯曲和扭转加载参数，包括加载速度、加载时间等。
3. 开始加载，同时记录试样的弯曲和扭转角度以及载荷大小。
4. 当试样发生断裂时，停止加载，记录断裂载荷和断裂角度。
5. 清理实验现场，整理实验数据。
五、实验数据：
1. 试样尺寸：长度100mm，宽度10mm，厚度2mm。
2. 弯曲加载参数：加载速度1mm/min，加载时间1min。
3. 扭转加载参数：加载速度1r/min，加载时间1min。
4. 实验数据记录如下：
-弯曲角度：0°，15°，30°，45°，60°，75°，90°，105°，120°，135°，150°，165°，180°。
-扭转角度：0°，15°，30°，45°，60°，75°，90°，105°，120°，135°，150°，165°，180°。
弯扭组合实验实验报告
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实验二弯扭组合试验
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．微机控制电子万能试验机；
2．电阻应变仪；
3．游标卡尺。
三、试验试件及装置
弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D 0＝42mm ，壁厚t=3mm ， l 1=200mm ，l 2=240mm （如图二所示）；中碳钢材料屈服极限s σ＝360MPa ，弹性模量E ＝206GPa ，泊松比μ＝0.28。
图一 实验装置图
四、实验原理和方法
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如图四和图五所示。
在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），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：
αγαεεεεεα2s i n 2
2c o s 2
2
xy
y
x y
x -
-+
+=
（1）
可得到关于εx 、εy 、γ
xy 的三个线性方程组，解得：
45
45045450
εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2）
图三 应变花示意图
图四
圆轴上表面微体的应力状态
图五 圆轴下表面微体的应力状态
由平面应变状态的主应变及其方位角公式：
2
221222⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-±+=xy y x y x γεεεεεε （3）0min max 2()2()xy xy
材料力学弯扭组合实验报告
薄壁圆筒的弯扭组合实验
姓名 班级 机制（2+2）11（1）班 学号 20113303150
一、实验目的
1、测定圆筒在弯扭组合变形下一点处的弯矩、扭矩及主应力。
2、进一步熟悉电测法和静态电阻应变仪的使用方法。 二、实验设备和仪器
1.弯扭组合变形实验装置。
2.程控静态电阻应变仪。 三、实验原理及方法
（一）弯扭圆筒实验装置及布片： 如图2-2-1所示：
(a)实验装置示意图 （b ）m 点的应力状态
（c ）m ，m ’贴片图 （d ）T 引起45°方向主应力和主应变
图2-2-2 弯扭圆筒实验装置
1、 主应力测定：
在组合变形条件下，测定测点任意三个方向应变即可计算主应变，主方向及主应力，如图2-2-2（C ）m 点的三个应变为︒-45ε、︒45ε、︒0ε。
则主应变
()()204520454545312
2
2︒︒︒︒-︒︒--+-±+=⎭⎬⎫εεεεεεεε （1）
主方向 ︒
︒-︒︒
-︒---=
454504545022tan εεεεεα （2）
主应力 ()()⎪⎪⎭
⎪⎪
⎬⎫
+-=+-=
132
3312
111μεεμσμεεμσE
E （3） 2、
弯距M 测定：（见图（C ））
在图（C ）贴片情况下，由弯距引起X 方向的应变为b ε及'b ε，故利用1/4桥接法可得加载时应变仪读数。
0M
E W
σε︒=
==E*（b ε-'
b ε）/2 故实测弯距
0M E W ε︒==W* E*（b ε-'
b ε）/2， ()4
4
32d D D
W -=
π
3、
扭距T 测定：（见图（C ）,（d ））
根据图（d ）的应力状态分析 τσ=1，τσ-=3，()μτ
弯扭组合实验实验报告
北京航空航天大学材料力学实验
弯扭组合试验
实验报告
机械工程及自动化学院380711班张涛38071122
实验二弯扭组合试验
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．微机控制电子万能试验机；
2．电阻应变仪；
3．游标卡尺。
三、试验试件及装置
弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D0＝42mm，壁厚t=3mm，l1=200mm，
＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限
s
比μ＝0.28。
图一实验装置图
四、实验原理和方法
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如图四和图五所示。
在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），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：
αγαεεεεεα2sin 2
2cos 2
2
xy
y
x y
x -
-+
+=
（1）
可得到关于εx 、εy 、γxy 的三个线性方程组，解得：
45
45045450
εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2）
由平面应变状态的主应变及其方位角公式：
2
221222⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-±+=xy y x y x γεεεεεε （3）图三 应变花示意图
图四 圆轴上表面微体的应力状态
弯扭组合变形实验报告_2
弯扭组合变形实验报告
学院系专业班试验日期
姓名学号同组者姓名
一、实验目的
二、实验设备
仪器名称及型号精度
弯扭组合实验装置编号
三、试件尺寸及有关数据
试件材料：弹性模量E= MPa
泊松比μ= 应变片灵敏系数K=
试件外径D= mm 试件内径d= mm
自由端端部到测点的距离L= mm 臂长a= mm 试件弯曲截面系数W Z= cm3
试件扭转截面系数W P= cm3
四、实验数据与整理
2、实测主应变、主应力的计算
主应变：εεⅠⅡ
=0
090+2εε±主方向：000
450900090
22tan εεεϕεε--=
-
（式中00045090
εεε按平均增量计算） 主应力：2=
+1-E σεμεμⅠⅠⅡ（）， 2
=+1-E
σεμεμⅡⅡⅠ（） 计算结果：=εⅠ =εⅡ 0=ϕ
=σⅠ =σⅡ
3、弯曲正应力计算：w W E σε=⋅∆=
4、扭转剪应力计算：||1n n E
τεμ
=
∆=- 5、根据材料力学理论公式计算以下几个参数的理论值： 弯矩M = 扭矩T =
=σⅠ =σⅡ
0=ϕ w σ= n τ=
五、回答思考题
弯扭组合变形实验报告
弯扭组合变形实验报告
在本次实验中，我们将探讨弯扭组合变形的现象及其可能的影响。弯扭组合变形是一种常见的材料变形方式，特别是在金属材料中。通过施加弯曲和扭转力，可以使材料发生复杂的变形，这既可以用于制造工艺中，也可以用于材料性能的研究。
我们进行了一组简单的实验，选取了不同种类的金属材料进行弯扭组合变形。通过在材料上施加不同方向和大小的力，我们观察到了材料发生的变形情况。在弯曲力的作用下，材料产生了弯曲变形，而扭转力则使材料发生了扭转变形。当两种力同时作用在材料上时，就会出现弯扭组合变形的情况，这种变形形式更加复杂，具有更多的变形模式。
接着，我们对不同金属材料在弯扭组合变形过程中的性能进行了比较。我们发现，一些材料在受到弯扭组合变形后，其强度和硬度有所提高，但塑性却有所下降。这说明弯扭组合变形可以提高材料的强度，但也可能导致其脆性增加。而对于另一些材料来说，弯扭组合变形后，其塑性反而有所提高，但强度和硬度可能会降低。因此，在实际应用中，需要根据具体材料的性能需求来选择是否采用弯扭组合变形工艺。
我们还研究了弯扭组合变形对材料微观结构的影响。通过金相显微镜的观察，我们发现在弯扭组合变形后，材料的晶粒结构发生了明
显的变化。晶粒可能会发生细化，晶界的移动和变形也会加剧。这些微观结构的变化对材料的性能有着重要影响，因此对于材料的微观结构进行研究是十分必要的。
总的来说，弯扭组合变形是一种重要的材料变形方式，可以有效改善材料的性能，但也可能导致一些负面影响。因此，在工程实践中，需要充分考虑弯扭组合变形对材料性能的影响，合理选择工艺参数，以实现最佳的效果。希望通过本次实验，可以更深入地了解弯扭组合变形的机理及其在材料加工中的应用。
组 合 变 形 实 验材料力学实验报告
组合变形实验
一．实验目的：
1.学习组合变形情况下的应力测定方法。
2.熟悉应变仪全桥测量原理及接桥方法
3.对在弯扭组合受力状态下的薄壁圆管，分别测定其弯曲正应力和扭转剪应力，并与理论值比较。
二．实验设备：
多功能实验台、程控静态电阻应变仪、数字测力仪。
三．试验原理：
1）参阅材料力学、工程力学课程的教材及其他相关材料。
2）组合变形实验装置如图：
测试的试样为薄壁圆管，其长度为，一端固定在铸铁框架上，另一端通过扇形加力臂上的钢丝绳对薄壁圆管试样施加载荷。在钢丝绳与加载手柄之间连接一个力传感器，通过数字测力计把传感器的信号显示出来。在试样的上下边缘对称位置，粘贴互相垂直的鱼尾应变花2片，如图所示。当试样受到F 力作用时，薄壁圆管试样上的应变片均受到弯曲与扭转应变，即
。在比例极限内，应力与应变之间存在着正比关系，即σ=E ·ε通过测得
的应变值便可计算出该点的应力数值。
在理论课中已经学习了强度理论，也了解受弯扭组合变形的应力状态，因此也就可以分析出各应变片感受的应变关系，我们利用电桥输出特性，通过巧妙的全桥接桥方式，就可以只测出由扭矩产生的应变或由弯矩产生的应变，即ε
读
=4ε
弯
或ε
读
=4ε
扭
，
在测量由弯矩产生的应变时，根据应力状态理论可知
，所以对于由弯
矩产生的0o
方向的应变即为
，由虎克定律得到弯曲正应力
。 在测量由扭矩产生的应变时，取薄壁圆管试样上测点处单元体，如下图所示的应力状态
l W N εε±±04521εμ
ε⋅-=
o
45012
εμε-=
o
0εσ⋅=E
其中有：
，在比例极限内，近似地
同时
， 所以
弯扭组合变形实验报告
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 2m GN , 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．实验内容及方法
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，其外表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。假设测得应变ε-45、ε0、ε45 ，那么主应力大小的计算公式为
()()()⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡-+--±++-=--24502045
45452312
1211εεεεμεεμ
μσσE
主应力方向计算公式为
()()
04545045
452εεεεεεα----=
--tg 或 ()45450454522εεεεεα+---=--tg
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 2
弯扭组合实验实验报告
弯扭组合实验实验报告
实验目的：
通过弯扭组合实验探究材料在受到弯曲和扭曲加载作用下的变形和破坏特性，验证其力学性能。
实验材料与设备：
实验材料包括钢材、铝材等常用材料，实验设备包括弯曲试样机和扭转试样机。
实验步骤：
1. 制备不同材料的弯扭组合试样。
2. 将试样固定在弯曲试样机上，施加加载力进行弯曲测试，记录弯曲应力应变曲线。
3. 将试样固定在扭转试样机上，施加加载力进行扭转测试，记录扭转应力应变曲线。
4. 对实验数据进行分析，得出材料的力学性能参数。
实验结果及分析：
通过弯扭组合实验，我们得到了不同材料在受到弯曲和扭转加载作用下的应力应变曲线。通过分析实验数据，我们可以得出不同材料的弯曲强度、扭转强度以及屈服强度等力学性能参数，进一步了解材料的变形和破坏特性。
结论：
弯扭组合实验是一种有效的手段，可以帮助我们深入了解材料在不同加载条件下的性能表现，为材料的选用和设计提供重要参考依据。在今后的研究中，我们将进一步探索材料的力学性能，为材料科学领域的发展做出更大的贡献。
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弯扭组合实验实验报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
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实验二弯扭组合试验
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．微机控制电子万能试验机；
2．电阻应变仪；
3．游标卡尺。
三、试验试件及装置
弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D 0＝42mm ，壁厚t=3mm ， l 1=200mm ，l 2=240mm （如图二所示）；中碳钢材料屈服极限s σ＝360MPa ，弹性模量E ＝206GPa ，泊松比μ＝。
图一 实验装置图
四、实验原理和方法
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如图四和图五所示。
在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），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：
αγαεεεεεα2sin 2
2cos 2
2
xy
y
x y
x -
-+
+=
（1）
可得到关于εx 、εy 、γxy 的三个线性方程组，解得：
45
45045450
εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2）
图三 应变花示意图
图四 圆轴上表面微体的应力状
x
x
x
x 图五 圆轴下表面微体的应力状
由平面应变状态的主应变及其方位角公式：
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实验二弯扭组合试验
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．微机控制电子万能试验机；
2．电阻应变仪；
3．游标卡尺。
三、试验试件及装置
弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D0＝42mm，壁厚t=3mm， l1=200mm，
＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松比l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限
s
μ＝0.28。
图一实验装置图
四、实验原理和方法
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如图四和图五所示。
在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），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：
αγαεεεεεα2sin 2
2cos 2
2
xy
y
x y
x -
-+
+=
（1）
可得到关于εx 、εy 、γxy 的三个线性方程组，解得：
45
45045450
εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2）
由平面应变状态的主应变及其方位角公式：
2
221222⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-±+=xy y x y x γεεεεεε （3）图三 应变花示意图
图四 圆轴上表面微体的应力状态
τ
σx τx
σx 图五 圆轴下表面微体的应力状态
材料力学实验报告-弯扭组合试验
材料力学实验报告
（预习报告）
一、实验名称：
弯扭组合试验
二、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。
三、实验设备与仪器
微机控制电子万能试验机，电阻应变仪，游标卡尺。
四、实验原理
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如图四和图五所示。
在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），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：αγαεεεεεα2sin 2
2cos 2
2
xy
y
x y
x -
-+
+=
（1）
可得到关于εx 、εy 、γ
xy 的三个线性方程组，解得：
45
45045450
εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2）
由平面应变状态的主应变及其方位角公式：
2
221222⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-±+=xy y x y x γεεεεεε （3） 0min max 2()2()xy xy x y tg γγαεεεε=-=---或y x xy tg εεγα--=02 （4） 将式（2）分别代入式（3）和式（4），即可得到主应变及其方位角的表达式。
对于各向同性材料，应力应变关系满足广义虎克定律：
()()122
2212
111μεεμσμεεμσ+-=
+-=
E
E
（5）
由式（2）~（5），可得一点的主应力及其方位角的表达式为：
弯扭组合变形时的主应力测定实验报告标准答案 工程力学实验
弯扭组合变形时的主应力测定实验报告标准答案
实验目的：
见教材。
实验仪器：
见教材。
实验数据记录及处理：
(
(
(
次数
载荷ΔP
一 二 三 平均 一 二 三 平均 一 二 三 平均
初始值 0 0 0 150N 114 -1 -111 250N 190 -2 -184 350N 265 -2 -257 450N 342 -3 -331 测点B 或(D) ε-45° ε0° ε45° 次数
载荷ΔP
一 二 三 平均 一 二 三 平均 一 二 三 平均
初始值 0 0 0 150N 165 201 -31 250N 274 336 -52 350N 383 469 -74 450N 493 604 -95
(四) 数据处理
求出A 、B(或C'、D')点主应力大小及方向. 利用公式:
A 点或(C 点) 载荷 计算结果
150N
250N
350N
450N
备注
σ31 6.08/-5.77 10.08/-9.56 14.16/-13.32 18.29/-17.14 MPa tg2α 35.52
38.61
39.15
39.58
B 点或(D 点)
载荷 计算结果
150N 250N 350N 450N 备注
σ31 15.78/-1.78 26.22/-3.03 36.64/-4.36 47.17/-5.59 MPa
tg2α -0.73
-0.72
-0.72
-0.72
问题讨论：
1、 画出指定A 、B 点的应力状态图.
答：
12234545450045245450454511()()()12222E tg μμσεεεεεεμεεαεεε-︒+︒-︒︒︒︒︒-︒
弯扭组合变形实验报告
弯扭组合变形实验报告
弯扭组合变形实验报告
引言：
弯扭组合变形是一种常见的材料力学实验方法，通过施加弯曲和扭转力，对材料的力学性能进行测试和研究。本实验旨在探究不同弯曲和扭转力对材料变形行为的影响，为工程设计和材料选择提供参考依据。
实验过程：
1. 实验材料准备
选取了常见的金属材料样本，如钢材、铝材等，并根据实验要求制备成适当的尺寸和形状。
2. 实验装置搭建
搭建了弯曲和扭转力施加装置，确保力的施加平稳和准确。
3. 弯曲实验
将样本固定在弯曲装置上，施加不同大小的弯曲力，记录样本的弯曲程度和应力。
4. 扭转实验
将样本固定在扭转装置上，施加不同大小的扭转力，记录样本的扭转角度和应力。
5. 弯扭组合实验
将样本同时固定在弯曲和扭转装置上，施加不同大小的弯曲和扭转力，记录样本的变形情况和应力。
实验结果：
通过实验记录和数据分析，得出以下结论：
1. 弯曲实验结果显示，随着施加的弯曲力增加，样本的弯曲程度和应力呈线性增加关系。不同材料的弯曲刚度存在差异，钢材相对较硬，而铝材相对较软。
2. 扭转实验结果显示，随着施加的扭转力增加，样本的扭转角度和应力呈线性增加关系。与弯曲实验类似，不同材料的扭转刚度也存在差异。
3. 弯扭组合实验结果显示，当同时施加弯曲和扭转力时，样本的变形行为更为复杂。在一定范围内，弯曲和扭转力的叠加会导致样本的非线性变形。不同材料对弯扭组合力的响应也有所差异，这对于工程设计中的材料选择和结构优化具有重要意义。
讨论与分析：
弯扭组合变形实验的结果表明，材料的力学性能受到多种因素的影响。除了弯曲和扭转力的大小外，材料的组织结构、晶粒大小、温度等因素也会对材料的变形行为产生影响。因此，在实际工程中，需要综合考虑这些因素，选择合适的材料和合理的设计方案。
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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 2m GN , 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．实验内容及方法
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
()()()⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡-+--±++-=--24502
0454*******
1211εεεεμεεμ
μσσE
主应力方向计算公式为
()()04545045
452εεεεεεα----=
--tg 或 ()45
450454522εεεεεα+---=--tg
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 2
Md
M εε=
然后由虎克定律可求得弯矩M 引起的正应力
2
Md
M M E E εεσ=
= b. 扭矩M n 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M n 在450方向所引起的线应变 4
nd
n εε=
由广义虎克定律可求得剪力M n 引起的剪应力 ()214nd nd n G E εμετ=+=
c. 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 4
Qd
Q εε=
由广义虎克定律可求得剪力Q 引起的剪应力 ()
2
14Qd
Qd Q G E εμετ=+=
五．实验步骤
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
续
实验数据1
实验数据2及结果
读数应变 载荷
弯矩（M ）
扭矩（M n ）
剪力（Q ）
P
(N)
∆P
(N)
εMd
(με)
∆εMd
(με)
εnd
(με)
∆εnd
(με)
εQd
(με)
∆εQd
(με)
50 0 0 0 100 330 295 90 150 330 295 90 100 325 300 91 250 655 595 181 100 329 300 91 350 984 895 272 100 328 298 90 450
1312
1193
362
均d ε∆ (με)
328
298.3
90.5
应力σ
(
)2
m MN
M σ
11.81
n τ
4.04
Q τ
1.23
实验结果
被测点 主应力 A
B
C
D
(
)2
1m MN
σ
4.72 12.7 2.68 1.54 (
)
23
m MN
σ
-5.36 -1.72 -2.97 -12.89 ()
度0α σ1
σ3
133.90 43.90
-16.70 73.30
134.40 44.40
107.220 17.220
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。
a ．测量弯矩引起的应变，还可以用R 5或R 11
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 100==P Q （N ） 扭矩 202.0==P M n （N·m ） 弯矩 303.0==P M （N·m ） Ⅰ-Ⅰ截面几何性质