弯扭组合实验实验报告

弯扭组合试验

实验报告

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实验二弯扭组合试验

、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 o= 42mm壁厚t=3mm l i=200mm

l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限s= 360MPa弹性模量E= 206GPa泊松比（1= 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°和土 45°。

根据平面应变状态应变分析公式：

x 00

由平面应变状态的主应变及其方位角公式:

2

xy

II

x

x

J

1 tab

x

1 F

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

可得到关于&

x

、£ y 、 丫 xy -

-cos2 仝巾2 2 2

的三个线性方程组, 解得:

(1)

y 450 450 00

(2)

xy

450

450

(3)

y

)

(8)

(9)

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：

1

严1

2

由式（2）~（ 5），可得一点的主应力及其方位角的表达式为:

°°

、 45°和45°的测量可用1/4桥多点测量法同时测出（见图六）

R

__ 1 1

—工作片

Rt- *■补片

出一 一标准电»

R4 —

一标准电弘 图六

2、圆轴某一截面弯矩 M 的测量:

轴向应力x 仅由弯矩M 引起，故有:

M W z

根据广义虎克定律，可得:

tg 0

xy xy

2( x min

)

2

( max

xy

(5)

tg2 o

.2E

:°°

2

°°

2

2 1 45°

45°

(6)

45°

45°

2

0°

45° 45°

E

450

450

2 1

(x 00 )。

£ 0的测量可用1/4桥接法（见图七），也可采用半桥接法（见图八）。

图七

3、圆轴某一截面扭矩 T 的测量:

切应力T x 仅扭矩T 引起，故有:

x

W P

根据广义虎克定律，可得:

由式（11）、（ 12）可得:

T G W p (

450

45°

)

E 2(1 )

W p

(

450 45。

)

(13)

（450

450

）的测量可用半桥接法（见图七）

，也可采用全桥接法（见图八）

上

下

由式（7） ~ （ 9）得到:

E W z

x

(10)

以某截面上应力最大的上点或下点作为测量点。测出

X 方向应变片的应变值£

X

温补片

旳——标准电5 R4——标准电

图八

(11)

xy

G

(

45。

450

)

(12)

为了尽可能减小实验误差，本实验采用重复加载法。可参考如下加载方案：F0=5OON,

P max=1500N, P=1000N N=4

五、实验步骤

1. 设计实验所需各类数据表格；

2. 测量试件尺寸；

测量三次，取其平均值作为实验值。

3. 拟定加载方案；

4. 试验机准备、试件安装和仪器调整；

5. 确定各项要求的组桥方式、接线和设置应变仪参数；

6. 检查及试车；

检查以上步骤完成情况，然后预加一定载荷，再卸载至初载荷以下，以检查试验机及应变仪是否处于正常状态。

7. 进行试验；

将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。重复加载，每重复一次，记

录一次应变仪的读数。实验至少重复四次，如果数据稳定，重复性好即可。

& 数据通过后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。

六、试验结果处理

1、原始数据列表并计算各测量值的平均值