4载荷识别实验(ZZH)

十、接线示意图： 接线示意图
DH3818静态应变仪 静态应变仪
温度补偿片
A R−450
B R−450
测 点
R
A 450
B R450
测 点 B
B R0
R
A 0
补偿
A B C D
导 线 接 线 住 1 2 3 4 5 6 1 5 9 7 2 6 10 8 3 7 9 4 8 10
1/4
接片
应变
十一、 十一、实验报告要求
1、测点处的应力状态及其内力和应力 、 弯矩引起的拉应力 弯矩引起的拉 扭矩引起的剪 扭矩引起的剪应力
σ
τ
A
τ
A
σ
σx
Mb= Fb →σ =
τ σ
x
Mb WZ
τ
σ τ
B
=
σx
A
σx
τ
Ta Ta = Fa →τ = W T σ3 σ1
A
+
τ τ
B
A
τ
σx
τ
τ
B
σ
σx
σx
τ
+
B
τ
=
σx
σ3
B
τ
τ
σ1
弯矩引起的压 弯矩引起的压应力
=
U K ε 0A0 − ( −ε 0B0 ) 4 U = K ⋅ 2ε 0 4
[
]
ε0 =
ε仪
2
.....(4)
EW ε仪 z 未知载荷： 未知载荷： F = ×10−6 = ?(N) 2b
2、半桥连接测扭矩引起的应变： 半桥连接测扭矩引起的应变： 扭矩引起的应变
σx
τ
RA0 τ 45
A
R A R−450
扭矩引起的剪 扭矩引起的剪应力
τ
2、测点处的应力分布及简图 A
F
σ弯
τ扭
简图
B
T
(­ ) 弯矩图M=Fb
(+)
扭矩图T=Fa
τ剪
剪力图Q=F
(+)
薄壁圆筒弯扭组合的内力
八、组桥方案： 组桥方案：
1、半桥连接测弯矩引起的应变 半桥连接测弯矩引起的应变 连接测弯矩引起的
τ
A
R0A
B R0
σx
RA0 τ 45
由扭转理论知： 由扭转理论知 由弹性理论知： 由弹性理论知 γ
σ1 = −σ3 = τmax ε1 = − ε3 ε 1
=
=
ε仪
2
ε 1 − (−ε 3 ) = ε 1 + ε 3 = 2ε 1 = ε 仪 sin( θ 1 + θ 2 )
由材料力学理论知： 由材料力学理论知：
E T τ G..(1)； = ..(2) G = 2(1+μ ..(3);T = Fa...(4) =γ τ ) WT
未知载荷：F=? 未知载荷：
九、实验数据记录表
测试项目 组桥方式 组桥简图 初载荷应变 με) (με) 末载荷应变 (με) 应变增量 (με)
1/4桥 1/4桥 弯 矩 M 半桥
半桥 扭 矩 Ｔ 全桥
桥接
1/4桥连接测弯矩应变 1/4桥连接测弯矩应变 桥连接测弯矩 A B C D D
B R450
1、在实验报告中，必须画出实验装置简图； 在实验报告中，必须画出实验装置简图； 桥和半桥测试弯矩 测试弯矩M 必须绘出各自的应变片组桥接线简图； 2、用1/4桥和半桥测试弯矩M，必须绘出各自的应变片组桥接线简图； 用半桥和全桥测试扭矩T 必须绘出各自的应变片组桥接线简图； 用半桥和全桥测试扭矩T，必须绘出各自的应变片组桥接线简图；
ε1 = − ε 3
ε1 =
ε仪
2
ε1 = [σ1 − µ(σ 2 + σ3 )]
由材料力学理论知： 由材料力学理论知：
1 E
ε 2 = [σ 2 − µ(σ3 + σ1)]
1 E
ε3 = [σ3 − µ(σ1 + σ 2 )]
1 E
T τ G..(1)； = ..(2) =γ τ WT
G=
E ..(3);T = Fa...(4) 2(1+μ)
三、实验设备
1、弯扭组合实验装置； 弯扭组合实验装置； 静态电阻应变仪； 2、DH3818静态电阻应变仪； 电子万能材料试验机。 3、CMT5105电子万能材料试验机。
四、实验步骤
1、根据实验原理设计实验方案； 根据实验原理设计实验方案； 2、根据测试方案，画出组桥简图， 根据测试方案，画出组桥简图， 并按图将构件测点处应变片接入应变仪中 并按图将构件测点处应变片接入应变仪中； 3、进行应变仪参数设置并调零，对构件加载， 进行应变仪参数设置并调零，对构件加载， 测出初载荷以及末载荷各自的应变值 测出初载荷以及末载荷各自的应变值； 4、卸载，拆除导线，关闭电源； 卸载，拆除导线，关闭电源
EW T ε 仪 未知载荷： 未知载荷： F = = ?( N ) （1 + µ ） a 2
2、半桥连接测扭矩引起的应变： 半桥连接测扭矩引起的应变： 扭矩引起的应变
σx
τ
RA0 τ 45
A
R
A R−450
A 00
σx
A R450
σ3
θ1 θ2
两线应变之差等于角 平分线上的剪应变γ θ 1 = θ 2 = 45 0
材料力学实验（ 材料力学实验（四）
载荷识别设计性实验
一、概述
美国的Tacoma 美国的Tacoma 大桥产生弯扭变形
轧钢机立柱承受拉弯组合变形
二、实验目的
1、通过应力应变状态分析，设计测量弯扭组合构件 通过应力应变状态分析， 上未知载荷的方案，实测出载荷。 上未知载荷的方案，实测出载荷。 2、进一步熟悉电测法原理及应用,掌握1/4桥、半桥 进一步熟悉电测法原理及应用,掌握1/4桥 1/4 全桥的组桥方法。 全桥的组桥方法。
A
A R−450
τ
∆u ∝ ( ∆ R -A4 5
σ1
R
A -45
−
∆ R 4A5
R
A 45
M ) = [ ( ε T 4 5 + ε − 4 5 ) − ( ε 4−5T + ε 4M ) ] = 2 ε T − 5
由扭转理论知： σ 1 = − σ 3 = τ max 由扭转理论知 由广义虎克定律知： 由广义虎克定律知
其中（ ∆Ri ∆L =κ = κε） Ri L
应变片 构件
R4
D
R3
U
F
R1
R2
R3
R4
F
六、实验装置： 实验装置：
布片位置和方位 A b
A X轴 轴 B
测 点
B
A R450
A R00
管 轴 线 方 向
A
A R−450
A
F
装置 b ：
测 点
I I
B
R
B 450
B R00
B
B R−450
七、实验原理： 实验原理：
A
RA 00 A R−450
σx
τ
RB 0 45
B
RB 00 B R−450
σx
B
C 固定电阻 D
∆R U ∆R ) ∆U = ( − 4 R R
A 00 A 00 B 00 B 00
由 材 料 力 学 理 论
σ = Eε 0 .....(1)
σ =M
Wz .....(2)
M = F × b.....(3)
A ∆R -45 A R -45
A 00
σx
τ
A ∆R 45 A R 45
R A
A 450
σ3
θ1 θ2
两线应变之差等பைடு நூலகம்角 平分线上的剪应变γ
R
A −450
σ1
θ 1 = θ 2 = 45 0
∆u ∝ (
−
M T M ) = [( εT45 + ε −45 ) − ( ε4−5 + ε45 )] = 2εT −
桥连接测弯矩应变 桥连接测弯矩应变 弯矩 A B C
A R0
测 点
A R450
A R0
R0A
RB 0
A R−450
矩应变 桥连接测 矩应变 A B
A R−450 A R450
矩应变 桥连接测 矩应变 A B
A R−450
测 点
B R450
B R0
B R−450
R
C
A 450
B
C D D
B R−450
5、根据实验方案，利用所测得应变值，计算载荷 。 根据实验方案，利用所测得应变值，
五、电桥原理： 电桥原理：
电桥平衡条件 (U BD = 0) 即 R 1 R 3 = R 2 R 4
A
B
R1
正 负
R2
C
负 正
∆U BD
电桥桥压输出 : （加减特性）
U ∆R ∆R2 ∆R3 ∆R4 ∆UBD = ( 1 − + − ) 4 R R2 R3 R4 1 U = K(ε1 −ε2 +ε3 −ε4 ) 4
3、要写出计算未知载荷所的计算公式以及计算过程。 要写出计算未知载荷所的计算公式以及计算过程。
十二、思考题： 十二、思考题：
1、测量只有扭矩引起的应变而无弯矩引起的应变怎样组成全桥？ 测量只有扭矩引起的应变而无弯矩引起的应变怎样组成全 扭矩引起的应变而无弯矩引起的应变怎样组成 2、测量只有弯矩引起的应变而无扭矩引起的应变怎样组成全桥？ 测量只有弯矩引起的应变而无扭矩引起的应变怎样组成全 弯矩引起的应变而无扭矩引起的应变怎样组成 3、怎样组桥是弯矩和扭矩引起的应变的总合。 怎样组桥是弯矩和扭矩引起的应变的总合。 总合