薄壁圆筒弯扭组合内力素测定

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弯扭组合变形实验(内力素)

弯扭组合变形实验(内力素)变形实验是土木工程、机械结构与力学研究领域中应用广泛的手段之一，用以研究各类受力物体在外力作用下的内力及变形特性的变化。

在这项实验中，我们选取了一种特殊的变形实验，即弯曲扭组合变形实验(内力素)，介绍如下：一、实验目的弯曲扭组合变形实验(内力素)主要用于研究材料在弯曲及扭转时结构上产生的内力与变形情况。

此类实验可以观察材料的强度特性，如材料的刚度、断裂强度特性及扭曲强度特性等，同时也可以帮助我们掌握材料的断裂模式，对设计及使用有较大的指导作用。

二、实验环境弯曲扭组合变形实验(内力素)需要使用相应的设备，其中最重要的是“弯曲扭组合变形实验仪”。

该仪器利用驱动力中心支撑件可搭载一条杆件，将外力施加在杆件上，以此来观察杆件内部的变形及产生的内力。

一次弯曲扭组合变形实验需要对一定大小的杆件、材料板及驱动力中心支撑件等设备进行安装。

三、实验步骤1. 安装杆件：先将杆件安装在驱动力中心支撑件上，然后用螺栓从外部将杆件支撑件固定，使之不受外力影响。

2. 加载实验：将所需外力施加到杆件上，通过驱动力中心支撑件将外力施加到杆件上。

外力的施加通常由步进电机控制。

3. 观测变形：采用轴心变形测量装置或激光测量仪探头来监测杆件的变形情况及内力的变化特点。

4. 结果分析：将获得的现场数据导入计算机进行分析，从而获得杆件内力与变形规律。

四、安全注意1. 操作者必须掌握实验知识，熟悉实验环境和安全注意事项，以减少可能发生的错误。

2. 使用完试验仪器后，应将电源断开以及必要的安全保险，以防事故发生。

3. 实验前，应当将实验杆件清理干净，对弯曲扭组合变形实验仪检查确认无损坏。

4. 建议实验过程中应有多人在场进行指导，以确保操作人员安全。

弯曲扭组合变形实验(内力素)是一种重要的变形实验方法，既可以让我们更好理解材料特性，也可以帮助优化结构设计，是一种十分有用的实验方法。

但是，实验中也有一定的危险性，因此实验中应加强安全注意。

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近年来，薄壁圆管的弯扭组合变形测定实验受到了广泛的重视，因此，作为研究该项技术的一个基本实验，我们就此进行了一项实验，数据详述如下：实验参数：该实验中，研究对象为薄壁圆管，材料为不锈钢，直径为150mm，厚度为2mm。

实验所用的工具包括：一台动力转子台，一台扭矩传感器，一台测力仪和一台凸轮钳。

实验中设定的参数：初始扭矩为10N.m，递增步长为0.2N.m，扭矩最大值为50N.m，扭矩比值为0.6，频率为30r/min，弯曲角度的最小变化量为0.2°。

实验结果：实验中，以扭矩为变量，以形变量（弯曲角度）为因变量，于是我们获得了以下实验数据：扭矩/N.m 弯曲角度/°10.0 -2.210.2 -2.510.4 -2.810.6 -3.010.8 -3.211.0 -3.411.2 -3.511.4 -3.711.6 -3.811.8 -4.0……50.0 -20.5根据以上实验数据，可以看出，随着扭矩的增大，薄壁圆管的弯曲角度也随着增大。

实验分析：从上文的实验数据可以看出，当扭矩增加时，薄壁圆管的弯曲角度也会随之增加，这表明薄壁圆管具有较强的弯曲变形能力。

因此，利用该材料可以制造出更加精致的零件，为自动化制造、精密机械等领域提供参考依据。

结论：通过本次实验，我们可以得出结论：1、薄壁圆管具有较强的弯曲变形能力，这表明其可以用来制作精致的零件。

2、实验结果可以作为自动化制造、精密机械等领域的参考依据。

3、未来可以增大实验范围，收集更多的实验数据，以深化对薄壁圆管弯扭组合变形的研究。

本次实验为薄壁圆管弯扭组合变形提供了一份深入的数据报告，从这份报告中，我们可以更好地了解薄壁圆管变形性能，从而为未来的研究提供参考。

弯扭组合变形时内力素的测定

弯扭组合变形时内力素的测定1 实验目的1．用实验方法测定薄臂园轴在载荷作用下，在危险横截面上产生的弯矩、扭矩、剪力。

2. 测定剪切弹性常数G 。

3. 掌握电阻应变仪的桥路连接方法。

2 仪器和设备1. 50KN 微机控制电子万能试验机。

2．弯扭组合梁实验装置。

3．TS3861静态电阻应变仪。

4．游标卡尺。

3 实验原理及装置基本原理与上节相同，利用图8－3上的应变花，用静态电阻应变仪组成不同桥路连接方法，来测取弯扭梁在组合变形时的内力素。

1.弯矩M 的测定用上下（B 、D ）两测点的0o 片组成如图9－1所示的半桥测量桥路，测得由弯引起的B 、D 两点正应变为：ε=m ε/2 ,m ε为应变仪的读数应变。

若薄壁园轴的弹性常数E 及横截面尺寸为已知，则根据所测得的ε值，用下式计算被测截面的弯矩M 为：M=σ·W z =E ·ε·W z =2mε·E ·W z ………(9—1)式中：W z 为薄壁园轴横截面的抗弯截面横量。

2.剪力θ的测定用A 、C 两测点的+45o和-45o方向的四片应变片组或图9－2所示的全桥测量桥路，可测得剪力引起的剪应变大小为：θθεγ21=θε为应变仪的读数应变。

若E 、μ及横截面尺寸为已知量，根据上面所测的θε值，用下式计算被测截面的剪力θ为：()A E A E⋅+⋅=⋅+=)1(814μεγμθθθ ………（9—2）式中：A-薄壁园轴横截面面积，θγ-剪力θ引起的剪应变。

图9－1 弯矩测量桥路图9－2 剪力测量桥路图 9－3 扭矩测量桥路3.扭矩M n 的测定用A 、C 两测点的-45o和+45o方向的四片应变片组成如图9－3所示的全桥测量桥路，可测得扭矩M n 引起的剪应变大小为：n n εγ21=n ε为应变仪的读数应变。

若薄壁园轴的弹性常数E 、μ及横截面尺寸为已知，则用下式计算被测截面的扭矩M n 为：p n p n n W E W EM )1(4)1(2μεγμ+⋅=⋅+=………(9—3)式中：W p -为薄壁园轴横截面的抗扭截面横量。

薄壁圆筒弯扭作用下内力与应力的测定

5、 6、 7 , 它们与中轴线夹角分别为 90° 、 45° 、 0° 、 135° 、 45° 、 0° 、 135° ,见图 2.
μ= 0128
p0 = 80 N p n = 400 N
2) 估算试件的承载能力 , 并确定试验的初载
p0 ,末载 pn .
3) 单壁测量电阻应变仪的应变值 ,每枚电阻片
阻改变 ,电阻应变仪将应变片的电阻变化转换成电信号并放大 ,然后显示出由应变值换算而成的应力 [2 ] 值 ,达到对构件进行实验应力分析的目的 . 112 实验仪器见图 1.
1 实验原理、仪器和方法
111 实验原理
被测构件表面用专用粘结剂将电阻应变片粘贴后 ,应变片因感受到被测点的应变而使自身的电
薄壁圆筒弯扭作用下内力与应力的测定
耿皓
( 哈尔滨商业大学土木与制冷工程学院 ,黑龙江哈尔滨 150028)
摘要 : 介绍了应变电测法在实验应力分析中的优越性 ,阐述了采用电测技术测量薄壁圆筒在弯扭组合作用下应力与内力的实验方法 ; 对被测截面的应力和应变进行分析 ,用理论结果证明了该方法测试效果的可靠性 . 关键词 : 电测法 ; 弯扭组合 ; 应力 ; 电阻应变仪 ; 被测截面中图分类号 :O348 文献标识码 :A 文章编号 :1672 - 0946 (2006) 01 - 0105 - 03
a1 上表面电阻片分布 b1 下表面电阻片分布
图2 电阻片布置方式
至少重复加、卸载两次 ,以保证数据可靠稳定 . 4) 采用半桥测量方式分别测出与弯矩、扭转有
为保证数据的精确性 ,每个被测量点均测量两次 ,并取其平均值做为被测量点的应变值见表 2.
表2 测定的应变值

薄壁圆筒弯扭组合实验

实验原理
45
0
x y
2

xy
2
0 x
0
45
0
x y
2

xy
2
将上述三式联成方程解出
x 0
0
y 45 45 0
0 0
0
xy 45 45
0
0
将上述三式代入
1
2
x y
2

x y
实验表格
L=240mm a=250mm D=40 mm d=34 mm E=70Gpa μ =0.33
薄壁圆筒弯扭组合实验数据表
载载荷（ N）荷增量（ N） 100 200 300 400 500 600 ε 读数
-45°(9)
应变仪读数（μ ε ） A ε 读数
Байду номын сангаас0°(11)
B ε 读数
实验原理
1．测定主应力大小和方向薄壁圆筒弯扭组合变形受力简图，如图所示。截面A－B为被测位置，由应力状态理论分析可知，薄壁圆筒表面上的A、B点处于平面应力状态。若在被测位置X、Y平面内，沿X、Y方向的线应变为εx、、εy，剪应变为γxy，根据应变分析可知，该点任一方向a的线应变的计算公式为
2
45 45
0
0
2

再将主应变代入胡克定律， 1
E ( 1 2 ) 1 2 E ( 2 1 ) 1 2
2
得
1
2
E 450 450 21 E 450 450 21
实验八
薄壁圆筒弯扭组合实验

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近年来，由于生产批量的需要，薄壁柔性圆管的应用越来越广泛，因此，对其力学性能的研究也越来越重要，其中变形和受力性能是比较重要的研究内容。

为此，我们完成了一次基于薄壁圆管弯扭组合变形测定的实验，旨在分析薄壁圆管的变形性能，并计算受力性能。

本次实验选用的试件为薄壁圆管，其外径为Φ14 mm，内径为Φ12 mm，壁厚为1.5 mm，材料为铝合金。

本次实验采用自动测量系统包括测试机、传感器、控制箱、显示管和计算机等，将其安装在薄壁圆管力学性能测试装置上，并用限位管保证数据精度。

本次实验采取薄壁圆管弯扭组合变形测试方法，将50 mm长的薄壁圆管放置在测试机上，薄壁圆管从未经变形前的直状状态，在两端的特定载荷作用下，弯曲至预定的变形状态。

测定实验时，在有负载的作用下，测量薄壁圆管的变形量和变形率。

本次实验在不同载荷下进行了多次测试，结果表明，薄壁圆管在不同载荷下表现出不同的变形性能。

实验结果显示，随着载荷的增加，圆管的变形量增大，变形率也相应增大。

随着负载的增加，变形量和变形率呈现出线性增加的趋势，当增加负载至规定最大载荷，变形量和变形率达到最大值。

实验还研究了薄壁圆管的受力性能。

结果显示，薄壁圆管具有良好的耐受性能，可以承受较大的应力，在不同负载水平下，受力性能表现出良好的线性增加趋势，在规定最大载荷下，受力性能达到最大值。

通过本次实验，我们获得了薄壁圆管弯曲组合变形测定的变形性能和受力性能的细节数据，为进一步研究薄壁柔性圆管的力学性能提供了有益的参考。

综上所述，本次实验采用薄壁圆管弯扭组合变形测定的实验，研究薄壁圆管的变形性能、受力性能和耐受性能，并实验获得了相关数据。

本次实验的结果和结论有助于理解薄壁柔性圆管的力学性能，并为进一步研究和应用提供依据。

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薄壁圆管弯扭组合变形测定实验被广泛应用于管件的研究与开发。

组合变形可以有效的预测管件组合连接的性能、寿命以及机械特性，是非常重要的。

本文针对薄壁圆管弯扭组合变形的测定实验进行了报告，主要详细介绍了实际测试参数以及激活试验的步骤与测试数据，并且对测试结果进行了分析。

首先，说明实际进行测试的薄壁圆管弯扭组合参数，主要包括外径为20mm、壁厚为2mm的圆管，外面覆盖紧固件。

紧固件包括M20×2.5螺旋紧固件和M20×3.5普通螺栓。

实验中弯曲圆管以一定的频率和扭曲力使其变形，以模拟实际服役过程中的变形。

接着，介绍实验的步骤与测试数据。

测试开始前，圆管的径向和轴向变形记录在表1中。

实验共分为两个步骤：步骤一进行弯曲变形，步骤二进行扭曲变形。

在弯曲变形的实验中，测试频率为1.5Hz，载荷范围为0.4~0.6N，变形量从0~5度逐步增加，每次增加1度，循环7次，变形量从5~-5度，每次减少1度，循环7次，最终累计变形量为50度，每次变形变形量都得到记录，详细记录见表2。

在扭曲变形的实验中，测试频率为1.5Hz，载荷范围为0.4~0.6N，变形量从0~45度逐步增加，每次增加5度，循环9次，变形量从45~-45度，每次减少5度，循环9次，最终累计变形量为90度，每次变形变形量都得到记录，详细记录见表3。

最后，对薄壁圆管弯扭组合变形测试结果进行分析。

分析以薄壁圆管变形量和比重曲率为主要指标，记录在表4中，可以看出薄壁圆管变形量在弯曲测试中最大值到达了19度，在扭曲测试中最大值到达了39度；而比重曲率也随之变化，其最大值达到了0.000632。

根据结果，可以得出薄壁圆管在变形受力过程中，曲率变化是连续的，变形量变化也是有序的，比重曲率也有一定的变化，说明管件在变形受力过程中，能够得到较好的适应性，管件的结构强度也可以较好的满足实际应用的需求。

总的来说，本文对薄壁圆管弯扭组合变形测定实验进行了报告，在实验中，使用了M20×2.5螺旋紧固件和M20×3.5普通螺栓，变形量最大达到了19度和39度，比重曲率最大达到了0.000632。

薄壁圆筒弯扭组合内力素测定

薄壁圆筒弯扭组合内力素测定一、实验目的1．测定薄壁园筒弯扭组合变形时指定截面上的弯矩、扭矩和剪力，并与理论值比较。

2．学习布片原那么、应变成份分析和各类组桥方式。

二、设备和仪器（同§4）三、试样薄壁圆筒（见图7-1a ）左端固定，籍固定在圆筒右端的水平杆加载。

在截面I-I 处粘贴有应变片m 、n 、a 、b 、c 、d 、e 和f ，在截面II-II 处粘贴有应变片g 和h ，其中应变片m 和n 粘贴于圆筒最高点和最低点，其方位均沿圆柱面母线。

其余各应变片粘贴的位置如图7-1a 和图7-1b 所示，它们的方位均与圆周线成45°或-45°角，展开图如图（7-1c ）所示。

圆筒用不锈钢1C r 18N i 9T i 制造，材料弹性模量202E Gpa =，泊松比0.28μ=，圆筒外径D=40mm ，内径d=。

四、实验原理在进行内力素测定实验时，应变片布置采纳如下原那么：假设欲测的内力引发单向应力状态，应变片沿应力方向粘贴；假设欲测的内力引发平面应力状态，那么应变片沿主应力方向粘贴。

应变片粘贴的位置应选在测试截面上由欲测的内力所产生的最大应力处。

1．弯矩测定为测定弯矩，可利用应变片m 和n 。

此处弯曲正应力最大，而弯曲切应力为零，因此它们只能感受到弯矩产生的应变，且gha b cdmne f(b )gham b e c nd f图12-1(c )图7-1图7-2D图7-4,m M n M εεεε==-（M ε为最大弯曲正应变的绝对值），将它们组成如图11-2所示之半桥，据电桥的加减特性，那么仪器读数为：()M n m du εεεε2=--=依照M ε就能够计算出弯矩M 。

2．扭矩测定为测定扭矩，有多种布片和组桥方案。

现以一种方案为例来讲明应变成份分析和组桥原理。

应变成份分析。

在应变片a 处取单元体（因应变片a 处在圆筒反面，故用虚线表示），其应力状态如图（7-3）所示，其上有弯曲正应力aM σ、扭转切应力aT τ和弯曲切应力aQ τ，并可看做三部份的叠加。

薄壁圆筒弯组合内力素测定

薄壁圆筒弯扭组合内力素测定一、实验目的1．测定薄壁园筒弯扭组合变形时指定截面上的弯矩、扭矩和剪力，并与理论值比较。

2．学习布片原则、应变成份分析和各种组桥方法。

二、设备和仪器（同§4）三、试样薄壁圆筒（见图7-1a ）左端固定，籍固定在圆筒右端的水平杆加载。

其余各应变片粘贴的位置如图7-1a 和图7-1b 所示，它们的方位均与圆周线成45°或-45°角，展开图如图（7-1c ）所示。

圆筒用不锈钢1C r 18N i 9T i 制造，材料弹性模量202E Gpa =，泊松比0.28μ=，圆筒外径D=40mm ，内径d=36.40mm 。

四、实验原理在进行内力素测定实验时，应变片布置采用如下原则：若欲测的内力引起单向应力状态，应变片沿应力方向粘贴；若欲测的内力引起平面应力状态，则应变片沿主应力方向粘贴。

应变片粘贴的位置应选在测试截面上由欲测的内力所产生的最大应力处。

1．弯矩测定为测定弯矩，可使用应变片m 和n 。

此处弯曲正应力最大，而弯曲切应力为零，因此它们只能感受到弯矩产生的应变，且gha b cdmne f(b )gh a m b e c n d f图12-1(c )图7-1图7-2D图7-4,m M n M εεεε==-（M ε为最大弯曲正应变的绝对值），将它们组成如图11-2所示之半桥，据电桥的加减特性，则仪器读数为：()M n m du εεεε2=--=根据M ε就能计算出弯矩M 。

2．扭矩测定为测定扭矩，有多种布片和组桥方案。

现以一种方案为例来说明应变成份分析和组桥原理。

应变成份分析。

在应变片a 处取单元体（因应变片a 处在圆筒背面，故用虚线表示），其应力状态如图（7-3）所示，其上有弯曲正应力aM σ、扭转切应力aT τ和弯曲切应力aQ τ，并可看作三部分的叠加。

薄壁圆筒内力素及主应力测定实验

薄壁圆筒内力素及主应力测定实验摘要：关键词：桥、内力、弯矩、扭矩实验值与理论值存在误差的原因主要是由于实验过程中的累积误差及实际实验条件与理想环境不一致所致，另外应变花的布置位置和布置方向有偏差对实验结果也有一定的影响。

摘要：在实际测量过程中，电阻应变片的贴片位置、栅长大小以及横向效应均会对测量的精确度产生影响。

该文从以上3个方面对《材料力学》课程的电测综合性实验——圆筒的弯扭组合实验中，利用全桥接法测量弯曲切应变的误差原因进行了全面分析，指出测量误差主要是由于电阻应变花的敏感栅中心偏离中性轴所致。

关键词：弯扭组合；弯曲切应变；电阻应变花；测量误差。

电阻应变测量技术(简称电测法)是用电阻应变片测量构件表面的应变，根据应力与应变之间的关系，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法，具有电阻应变片的尺寸小、重量轻、安装方便、一般不会干扰构件的应力状态、测量灵敏度与精度高等优点，是工程实验应力分析中应用最广泛和最有效的手段之一。

在教学过程中我们发现，主应力、与弯矩对应的正应变以及与扭矩对应的扭转切应变的测量结果均与理论值接近，误差很小，而与剪力对应的弯曲切应变的测量结果与理论值相比误差较大，高达58％左右。

圆筒的弯扭组合实验装置如图1所示，圆筒的外径D=40 am，内径d=34 mm，圆筒的材料为铝合金，其E=70 GPa，移=0．33。

I—I横截面处的外表面中性轴上的A、c点和上下边缘的B、D点作为测量点，在每个测量点粘贴1个450一3直角应变花。

圆筒在测量点位置的展开图以及各敏感栅的编号如图2所示，其中每个应变花中间的敏感栅沿圆筒的轴线方向。

为了观察实验数据的线性情况，实验采用等量逐级加载方式，载荷增量为△F=100N。

与剪力对应的弯曲切应变利用A、C两点的450和一450 4个敏感栅(即敏感栅1、3、7、9)组成如图3所示的全桥电路进行测量，该桥路可消除扭转切应变而仅保留弯曲切应变，且扩大了输出值，提高了实验的测量精度。

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。

六.弯扭组合内力素实验

3. 参考数据处理列表，按实验要求，绘制好本实验记录表格。
圆筒用不锈钢制造，材料弹性模量 E 202GPa
泊松比 0.28 圆筒外径D=40mm，内径d=36.40mm。12
花等。在图3-10a中的I-I截面的b、d（或a、c），即
采用了45度应变花进行测量，其展示图如图3-10c所示。采用单臂（多点）半桥公共温度补偿测量法，等量逐
级加载。在每一载荷作用下，分别测得b、d（或a、c）
两点沿-450、00、和450方向的应变值后，将测量结果记录在实验报告中。
5
由以下公式计算b、d（或a、c）两点的主应力大小和
方向：
1
3
E 2
1
1
45
45
2
1
2
2
0
45
45
0
tan 20
2 0
45
45
45
45
6
2. 指定截面上的弯矩、扭矩和剪力所分别引起的
应力的测定
1）弯矩M引起的正应力的测定
为测定弯矩，可使用b、d两点 00方向的应变片，此处弯
曲正应力最大，而弯曲切应力为零，且 5 M ,11 M
M W
W D3 1 4 32 ， d
薄壁圆筒扭转切应力： D
T
T WP
Wp D3 1 4 16
弯曲切应力：
FS
FS R0
t
R0 D d 4
t D d 2
3
由此可求得相应点的主应力
、
1
、
2
3
及主方向 0 的理论值。
4
如何由实验来测定任一截面的主应力和主方向呢？据平面应变分析理论知，若某点任意三个方向的线应变已知，就能计算出该点的主应变和主方向，从而计算出该点的主应力和主方向。因此测量某点的主应力和主方向时，必须在测点布置三枚应变片，工程中常用应变花测定。常见的应变花有45度应变花和等角应变

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薄壁圆管弯扭组合变形测定实验是为了测量材料的弯曲和扭转变形量来决定材料的变形性能的实验。

变形性能是一种材料性能指标，它可以定量衡量材料在一定外力作用下的变形特性。

薄壁圆管弯扭组合变形测定实验也可以用于优化设计和改进过程，从而提高产品的质量。

本文报告主要是就圆管弯扭组合变形过程中材料的应变和变形程度，采用特定参数进行实验，得出实验结果，对结果进行分析，进而对弯扭组合变形特性进行定量评价。

第二部分：实验原理薄壁圆管弯扭组合变形测定实验的实验原理基于几何变形理论，该理论表明在弯曲和扭转过程中，材料的变形量和应变分别与圆管半径、安装位置和弯曲和扭转角度有关，当然还有材料的性质也会影响材料的变形量。

因此，实验是使用特定参数，具体来说，用直径为50mm的钢圆管板材作为试件，安装在固定的机架上，以水平位置为0°，分别采用单弯或单扭操作，以10°为间隔，记录实验参数和测量数据，从而得到材料的变形量和应变数据。

第三部分：实验结果根据上述实验参数，我们进行了实验测量，并得到了以下结果。

表1：钢圆管材料在弯曲和扭转过程中变形量、应变数据|度（°） |曲变形量（mm） |转变形量（mm） |曲应变（10-3）|转应变（10-3） || --- | --- | --- | --- | --- || 0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 || 10 | 0.23 | 0.30 | 7.19 | 27.50 || 20 | 0.47 | 0.60 | 14.38 | 54.99 || 30 | 0.68 | 0.90 | 21.57 | 82.48 || 40 | 0.94 | 1.20 | 28.76 | 109.97 || 50 | 1.19 | 1.50 | 35.95 | 137.46 || 60 | 1.45 | 1.80 | 43.13 | 164.95 |第四部分：实验分析从表1的实验数据可以看出，圆管材料的弯曲变形量随着实验角度的增加而逐渐增加，扭转变形量也随着实验角度的增加而逐渐增大，弯曲应变随着实验角度的增加而逐渐增加，而扭转应变也随着实验角度的增加而逐渐增大。

薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验

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()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--±++-=--245020454*******1211εεεεμεεμμσσE主应力方向计算公式为()()04545045452εεεεεεα----=--tg 或 ()45450454522εεεεεα+---=--tg2. 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 2MdM εε=然后由虎克定律可求得弯矩M 引起的正应力2MdM 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 4ndn 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 4QdQ εε=由广义虎克定律可求得剪力Q 引起的剪应力 ()214QdQd 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。

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，需要知道该点处沿x和两个互相垂直方向的3个应变分量εX，εy和γxy。

由于在实验中测量剪应变很困难，而用电阻应变片测量线应变比较简便，所以通常采用一点处沿x轴成3个不同方向且已知夹角的线应变。

为了简化计算，实际上采用互成特殊角的三片应变片组成的应变花，中间的应变片与x 轴成0°，另外2个应变片分别与x轴成±45°。

薄壁圆管弯扭组合变形实验

姓名：学院：专业：学号：薄壁圆管弯扭组合变形测定实验一、实验目的①用点测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向。

二、实验设备名称及型号①弯矩组合实验装置。

②静态电阻应变仪。

三、实验内容及方法1.基本数据材料常数：弹性模量E = 70 GPa 泊松比33.0=μ装置尺寸：圆筒外径D = 40mm 圆筒内径d = 34mm加载臂长l = 200 mm 测点位置L I-I =300 mm2.计算方法（1）指定点的主应力和主方向测定实验值：主应力大小：()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--±++-=--24502045454522121211εεεεμεεμμσσE 主应力方向：()()0454********εεεεεεα----=--tg理论值：主应力大小：222122τσσσσ+⎪⎭⎫ ⎝⎛±=；主应力方向：στα220-=tg五．实验步骤1.将传惑器与测力仪连接，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)四分之一桥测量接线方法接至应变仪测量通道上。

3.逆时针旋转手轮，预加50N 初始载荷．将应变仪各测量通道置零。

4.分级加载，每级100N ，加至450N ．记录各级载荷作用下应变片450 ，00，-450方向上的应变读数。

5.卸去载荷。

6.将薄壁圆管上B 、D 两点00方向的应变片按图5（a ）半桥测量接线方法接至应变仪测量通道上．重复步骤3、4、5。

7.将薄壁四管上A、C两点-450、450方向的应变片按图5（b）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。

8.将薄壁圆管上A、C两点-450、450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。

五、实验数据记录与处理1、合理的纪录实验数据。

2、计算A、B、C、D四点的主应力大小和方向。

3、计算I—I 截面上分别由弯矩、剪力、扭矩所引起的应力。

圆形薄壁容器

材料⼒力学实验报告弯扭联合作⽤用下的应⼒力及内⼒力素的测定⼩小组成员：黎畅（13040229）余少凡（13040126）康路明（13040211）⼀一、理论分析部分理论计算在不同载荷下的主应⼒力、主应⼒力⽅方向及单⼀一应⼒力的理论值（材料⼒力学试验机上的弯扭杆的尺⼨寸）：1、主应⼒力及主应⼒力⽅方向取上顶部点为研究点，则其应⼒力状态为：所以，、⼜又因为：据此计算所得的不同载荷下的主应⼒力为载荷（N)100 6.36-3.287.74-1.3820012.72-6.5715.50-2.7830019.08-9.8623.26-4.1740025.44-13.1431.01-5.5750031.80-16.4338.76-6.96表1—各载荷下正应⼒力、切应⼒力及主应⼒力的理论值⽅方向：由，得主应⼒力⽅方向=2、单⼀一应⼒力理论值由上表1，可知在单⼀一应⼒力下的和分别为载荷（N)100 6.36-3.2820012.72-6.5730019.08-9.8640025.44-13.1450031.80-16.43表2—在各载荷下外表⾯面正应⼒力及切应⼒力的理论值⼆二、原始数据整理统计1/4桥法测得的组合应⼒力下应变花的数据、半桥法测得的上0°应变⽚片和下0°应变⽚片数据、全桥法测得的上45°、上-45°、下45°、下-45°应变⽚片的数据统计整理如下表。

组合应⼒力下⽤用1/4桥法测得的各应变的原始数据（με）（第⼀一次加载）荷载（N)上ε45上ε0上ε-45下ε-45下ε0下ε45 00000001002930-6-105692006054-15-61-40633009393-24-93-7744400127117-33-128-9460500152143-42-136-13165表3—各载荷下使⽤用1/4桥法测得的上下两个应变花的应变仪6个通道输出数据（第⼀一次加载）组合应⼒力下⽤用1/4桥法测得的各应变的原始数据（με）（第⼀一次加载）荷载（N)上ε45上ε0上ε-45下ε-45下ε0下ε45 0000000 1002820-10-30-18-12 2006138-21-67-608 3009247-32-96-9027 400122103-43-134-12629 500153136-52-158-16938表4—1/4桥法测得的上下两个应变花的应变仪6个通道输出数据（第⼆二次加载）荷载输出（第⼀一次）输出（第⼆二次）N uεuε000100506420079128300131192400192256500254313表5—半桥法测得的上0°和下0°应变⽚片的输出数据荷载输出（第⼀一次）输出（第⼆二次）N uεuε000100293020057603008690400116121500147153表6—全桥法测得的上45°、上-45°、下45°、下-45°应变⽚片的输出数据三、使⽤用实验测得的数据计算实际主应⼒力及主⽅方向、弯曲正应⼒力、扭转切应⼒力1、计算主应⼒力及主⽅方向通过观察实验统计数据，以下这组实验数据最好，线性关系最好：荷载（N)上ε45上ε0上ε-4500001002820-102006138-213009247-32400122103-43500153136-52表7-进⾏行数据处理计算的原始数据由《⼯工程⼒力学实验》书82业公式4-8，计算各载荷下的、和如下表载荷（N)（MPa）(Mpa)(°）1006.10-1.0229.9720012.91-1.6233.1430018.89-1.9637.3340028.03-5.7426.250035.90-7.425表8-各载荷下的、和2、计算弯曲应⼒力取线性关系较好的⼀一组原始数据进⾏行处理：荷载输出N uε0010064200128300192400256500313表9—线性关系较好的⼀一组原始数据由半桥法应变输出公式：，可知上表⾯面处，在各载荷下的0°⽅方向应变⼤大⼩小如下表：荷载N00100322006430096400128500157表10—各载荷下的0°⽅方向应变⼤大⼩小由公式，求得的各载荷下的弯曲正应⼒力如下表：荷载N MPa001006.6020013.1830019.7840026.3750032.34表11—各载荷下的0°弯曲正应⼒力⼤大⼩小3、计算扭转切应⼒力由全桥法输出公式：，所以应变仪的实际输出为扭转产⽣生的切应变的四倍。