弯扭组合变形实验【材料力学实验讲义】

弯 扭 组 合 变 形 主 应 力 实 验,主 应 力 实 验,一、实验目的 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； 在弯扭组合作用下，分别测定由弯矩和扭矩产生的应力值； 进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会用全桥、半桥测量应变的实验方法。,二、仪器设备 1、YD-2009型数字式电阻应变仪； 2、弯扭组合变形实验装置。,主 应 力 实 验,本实验采用合金铝制薄壁圆管为测量对象。当通过加载手轮给实验装置加载时，薄壁圆管除承受弯矩M作用外，还受扭矩T的作用，且弯矩M=PL,扭矩T=Pa。,主 应 力 实 验,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、D点各粘贴了一个45应变花，通过应变仪测量圆管在弯扭组合变形时的应变。,主 应 力 实 验,四、实验原理,主 应 力 实 验,1、主应力大小和方向的测定 若测得圆管管顶B点的45、0、45三个方向的线应变为 由材料力学公式 可得到关于 的线性方程组：,1、主应力大小和方向的测定 则主应变为 由广义虎克定律得 得到圆管B点主应力的大小和方向计算公式,四、实验原理与方法,主 应 力 实 验,1、主应力大小和方向的测定 a、测量电桥连接：工作片为圆管顶部B点的45、0、45三个方向的应变片,引出线分别接在仪器后面板上三个不同通道的A、B接线孔内。,主 应 力 实 验,b、设定好灵敏系数； c、测量电桥预调平衡； d、进行实验,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,2、弯矩产生的正应力大小测定 管顶B和管底D两点沿x轴方向的应变计只能测试因弯矩引起的线应变，且两者等值反向，因此，由弯矩产生的应变大小为 假设材料在x轴方向仅受单向拉应力作用，由虎克定律得实测弯矩大小为,四、实验原理与方法,主 应 力 实 验,2、弯矩产生的正应力大小测定 a、测量电桥连接：工作片补偿，半桥连接； b、设定好灵敏系数； c、测量电桥预调平衡； d、进行实验。,主 应 力 实 验,3、扭矩产生的剪应力测量 由上面推导知 可得,四、实验原理与方法,主 应 力 实 验,3、扭矩产生的应力大小的测定 a、测量电桥连接：全桥连接 b、灵敏系数设定 c、测量电桥预调平衡 d、进行实验。,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 b、理论值的计算,主 应 力 实 验,其中，,2、弯矩产生的应力大小 a、实测值的计算 弯矩产生的应变 和应变仪读数值 关系为 所以，弯矩产生的应力实测值为 b、理论值的计算,主 应 力 实 验,3、扭矩产生的应力大小 a、实测值的计算 扭矩产生的应变 和应变仪读数 关系为 所以，实测值为 b、理论值的计算,主 应 力 实 验,4、实测值与理论值的比较 分别计算各项应力和角度的实测值与理论值的相对误差。,六、实验报告要求 1、实验报告原理部分必须绘出实验装置简图、圆管内力分析图; 2、计算要正确,注意单位； 3、思考题:讨论误差的来源。,主 应 力 实 验,七、注意事项 1、预调平衡时，如发现调零困难、数据不稳定，应先从接线是否有误方面检查; 2、测量电桥连接