实验力学实验报告

1、实验力学实验报告姓 名：耿臻岑 学 号： 130875 指导老师：郭应征实验一薄壁圆管弯扭组合应力测定实验一、实验目的1用应变花测定薄壁圆管在弯扭条件下一点处的主应力和主方向2、测定薄壁圆管在弯扭组合条件下的弯矩、扭矩和剪力等内力3、进一步熟悉和掌握不同的桥路接线方法4、初步了解在组合变形情况下测量某一内力对应应变的方法二、实验设备1 电阻应变仪 YJ-282、薄壁圆管弯扭组合装置，见图1-1本次实验以铝合金薄壁圆管 EC为测试对象，圆管一段固定，另一端连接与 之垂直的伸臂AC,通过旋转家里手柄将集中荷载施加在伸臂的另一端，由力传感 器测出力的大小。荷载作用在伸臂外端，其作用点距圆通形心为b,

2、圆通在荷载F作用下发生弯扭组合变形。要测取圆筒上 B截面（它到荷载F作用面距离为L） 处各测点的主应力大小和方向。试样弹性模量E=72GPa,泊松比 =0.33,详细尺寸如表1-1图1-1薄壁圆筒弯扭组合装置表1-1试样参数表外径D(mm)内径d(mm)b(mm)L(mm)4034200300三、实验原理1、确定主应力和主方向平面应力状态下任一点的应力有三个未知数（主应力大小及方向） 。应用电阻 应变仪应变花可测的一点沿不同方向的三个应变值， 如图1-2所示的三个方向已知 的应变。根据这三个应变值可以计算出主应变的大小和方向。因而主应力的方向也可确定（与主应变方向重合）0°Xy1,2

3、tan245°45°45°45°45°45°0°：245°0°45°0°45°45°2 0°45°45°E2 12、测定弯矩在靠近固定端的下表面D上，粘一个与点B相同的应变花，如图1-3所示。 将B点的应变片和D点的应变片，采用双臂测量接线法（自补偿半桥接线法），得:2TE r2ED4 d3、测定扭矩当圆管受扭转时，A点的应变片和C点的应变片中45°和-45°都沿主应力方 向，示意图如图1-4,但两点的主应力大小却不

4、相同，由于圆管是薄壁结构，不能 忽略由剪力产生的弯曲切应力。A点的应变片扭转切应力与弯曲切应力的方向相同，故切应力相加；C点的应变片扭转切应力与弯曲切应力的方向相反，故切应力相减。由应力-应变关系（按四臂测量接线法）可以得到：D4 d416D4、测定剪力原理与测扭矩相同，也采用 A、C点的应变片，由应力-应变关系得到:Q四、实验数据1、A点的主应力测量、读数应变 载荷、AA-45 000450-45 000450P(N)?P(N)()? ()()? ()()? ()()? ()(? ( (? (50000000100772-73762-72150772-73762-72100771-72781

5、-742501543-1451543-146100771-73761-713502314-2182304-217100772-71772-724503086-2893076-289d 均()771.5-72.2576.751.5-72.252、C点的主应力测量、读数应变 载荷、CC-45 000450-45 000450P(N)?P(N)()? ()()? ()()? ()()? ()(? ( (? (5000000010045-1-42450-4215045-1-42450-42100440-42440-4225089-1-84890-8410045-1-41450-41350134-2-1

6、251340-125100451-41451-42450179-1-1661791-167d 均()54.75-0.25-41.545.750.25-41.753、测定弯矩、扭矩和剪力J卖数应变载荷弯矩（M）扭矩（T）剪力（Q）P(N)?P(N)()? ()()? ()()? ()5000010026523562150265235621002662366325053147112510026523663350796707188100266236624501062943250d 均()265.5235.7562.5五、实验数据处理1、A点主应力计算145。445°0°.2 2

7、；45°20°45o0°45°0°tan2 O45°45°0°45°45°044.97°E1 2 11E2 2 212、C点主应力计算45°2tan 2 O22.,°45245°°45 45245°43.94°76.88 72.25276.88 72.2527225 768891.52 1.5 76.88 72.2572 10910621 0.3372 10910621 0.33245°0°0°4

8、1.6722-2 -2-276.88 1.5276.88 1.572.25 1.576.88272.25 1.572.2576.88 0.33 72.254.29MPa72.25 0.33 76.883.79MPa245°0°45°0°44.82 0 44.8 41.6109 1061 0.33272 109 10 61 0.3323、弯矩、扭矩和剪力计算E D4 d4 r72 1092744.8341.6 44.841.6 44.8-J2244.8 0241.6 044.83244.8 0241.6 041.630.33 41.632.51MPa41.

9、63 0.33 44.832.17MPa3.14 10 12 265.5 10 664D414D dJg16D64 40 10 328.69Ngm2 R0trV7272 1 09 2 35.75 1 0 641 0.33109 62.5 10 641 0.333.14 344340 101219.16Ngm10 3 18.5 10 3147.4N六、误差分析1、理论解MFL1000.330 NgmTFb1000.220NgmQF100NWD3143943.14 4010,34o _ 6 313 10 m3232401WnD33.14 40310 934 4406 10

10、6m3M30M10MpaW3 10 6T20n63.33MPaWI6 102Q2 100Q A2 3.143 10 3 18.5 10 3A点：16160.574Mpan Q 3.33 0.574 3.904Mpa3.904Mpa3.33211Mpa3.3321.01MPa10210223.332.1:3.3321.01MPa11MpaC点:n Q 3.33 0.574 2.756Mpa2.756MpaB点:102102D点:2、实验值与理论值比较比较内容实验值理论值相对误差（%）A点主应力4.293.9049.9-3.79-3.9042.9C点主应力2.512.7568.9-2.17-2.7

11、5621.3弯矩28.69304.4扭矩19.16204.2剪力147.410047.4经计算发现，主应力、弯矩和扭矩的测量结果与理论值相近，误差较小。而剪力的误差较大，误差可能由以下几个方面的原因引起：（1）加载不均匀，造成读书误差（2）实验前电桥不平衡，仪器长时间使用，使电桥电压稳定性下降，影响精度（3）贴片角度偏差和位置偏差（4）系统误差，如应变片灵敏系数误差等。实验二 应变片的粘贴技术实验一、实验目的1、了解应变片的结构、规格、用途等2、学会设计布置应变片方案3、掌握选片、打磨、粘贴、接线、固定、防护等操作工艺和技术二、实验设备及器材试件、应变片、砂布、镊子、丙酮、药棉、 502 胶水

12、、玻璃纸等三、实验原理1、电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发 生机械变形时， 其电阻值随着所受机械变形 （伸长或缩短） 的变化而发生变化。2、当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时，电阻丝也随着一起变形（伸长 或缩短），因而使电阻丝的电阻发生改变（增大或缩小） 。四、实验步骤1、对被测量试件进行打磨：实验目的确定后，对该试样测量点进行表面处理，用 砂布打磨，打磨方向为轴向 45 度十字交叉，目的是增加贴片粘接强度，要求 测量点平整光滑，无凹凸现象。2、清洗：构件打磨后， 需要进一步清理表面灰尘， 用棉球沾酒精或丙酮进行清洗， 达到构件表面无灰、无油、无锈、无

13、斑点。3、画线：测量位置点确定后，用划针画出定位线，画线位置的准确度，直接和贴 片、数据采集紧密相连。4、筛选：应变片的筛选在桥路中起着重要的作用。无论是全桥、半桥还是并联或 串联在桥路中，要满足电桥的平衡条件，提高数据测量精度，贴片之前对应变 片的电阻阻值，灵敏系数要认真筛选，一般常用的应变片为120 ,误差不能大于0.5o5、 上胶：应变片粘贴技术在电测实验中是非常重要的环节，片子粘贴质量的高低， 直接和实验测量结果紧密相连。特别是通过验证性实验，可以检验出贴片技术 水平的能力，因此，贴片技术在电测中起着重要的作用。6、粘贴：将事先选择好的应变片按画线要求指定的位置粘贴应变片，要求达到胶

14、层薄面均匀，并且要粘贴牢固。用拇指按一个方向滚压应变片，把多余的胶及 气泡挤压出来，然后保压两分钟，自然干燥 24小时即可使用。7、绝缘：焊接应变片之前，应变片的引线与试样之间要进行绝缘，采用绝缘胶带 或其他绝缘材料。8、焊接：焊接应变片之前，应变片的引线与试样之间要进行绝缘，采用绝缘胶带或其他绝缘材料。在焊接导线过程中，手动作要轻，焊接速度要快，焊接点小, 要光滑，防止虚焊，确保质量。五、实验注意事项1在选电阻片和粘贴的过程中，不要用手接触片身，要用镊子夹取引线。2、清洗后的被测点不要用手接触，已防粘上油渍和汗渍。3、固化的电阻片及引线要用防潮剂（石蜡、松香）或胶布防护。实验三冲击应力及动荷

15、系数一、实验目的在工程实践中经常会遇到动荷载问题，在动荷载作用下构件各点的应力应变 与静载荷作时有很大的不同。按照加载速度的不同，动载荷形式也不同，在极短 的时间内以很大的速度作用在构件的载荷，成为冲击载荷，它是一种常见的动载 荷形式。由冲击载荷作用而产生的应力成为冲击应力，它比静应力大得多。因此， 对于锻造、冲击、凿岩等承受冲击力的构件，冲击应力是设计中应考虑的主要问 题。本实验就是运用实验的方法测得冲击应力及动荷系数，同时学习了解应力的 电测原理、方法及仪器使用，学习动态电阻应变仪和计算机数据采集系统的使用 方法和动态测量数据的分析方法。二、实验设备1落锤式冲击实验装置，动态电阻应变仪，计

16、算机数据采集系统2、动态电阻应变仪、NI数据采集系统3、等强度梁及重物冲击实验装置4、游标卡尺和卷尺三、实验原理及装置本实验采用等强度梁，在等强度梁端部受到重物 m在高度H处自由落下的冲 击作用。由理论可知发生冲击弯曲时，最大动载应力，按下式确定dmax KdStmaX 其中动荷系数Kd为Kd 12H （不考虑梁的质量）图1-1等强度梁尺寸在等强度梁上下表面贴上互为补偿的四片应变片，用导线接入动态电阻应变仪及计算机数据采集系统。将重物 m静止放在梁上可测到同一点的静应变j。重物m从H高度落下冲击等强度梁时，测点的动应变dmax将通过动态电阻应变仪和NI数据采集系统记录下来。动荷系数实测值为Kd

17、CedmaxOj图1-2实验装置图四、实验步骤1、记录等强度梁的几何尺寸、材料的弹性模量，测量重物质量。2、连接导线，将梁上应变计按半桥接法接入接线盒，然后将接线盒接入动态电阻 应变仪的插座。将动态电阻应变仪的输出端接入数字示波器。按照动态电阻的操 作规程，设置好各项参数，按照 NI数据采集系统的操作规程，设置好各项参数。3、进行应变标定：桥路调平衡后，然后由应变仪给出标定信号，记录数据采集系 统的测量值。4、将重物放置在实验梁预定的位置上，测量在重物作用下实验梁的静应变输出。5、将重物放置在预定的冲击高度（H）位置并选择适当的缓冲垫厚度，突然放下 重物冲击实验梁，测量在重物作用下实验梁的动应变输出。6、计算动荷系数理论值和实验值并比较二者的偏差