实验力学实验报告

1、实验力学实验报告姓 名:学 号：指导老师：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,圖通在荷载F 作用下发生弯扭组

2、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,泊松比卩=0.33,详细尺 寸如表1-1图1-1薄壁圆筒弯扭祖合装置表1-1试外径D(mm)内径d(mm)4034:样参数表b(mm)Umm)200300三、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）£，=% +% 一勺ra 1-2应变花示意图图

3、1.3B. D点贴片位賞示怠图2、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13所示。将B点的应变片和D点的应变片，釆用双臂测量接线法（自补偿半桥接线法），得:与=（勺 +与）一（-%+旨） = 2%E（D4-J4）64D图14测点A贴片位置示意图3、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V5°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

4、。由应力-应变关系（按四臂测量接线法）可以得到：ETr = £4（1 + ）Ee 严"4-尸）4（1 + 日 16D4、测定剪力原理与测扭矩相同，也釆用A、C点的应变片，由应力-应变关系得到：_ E寸吋T_ £站 2御4（1*），四、实验数据1、A点的主应力测量应变载荷、AA-450°15:-45°45°P<N)P(N)£0"仰）£*£(闽*屮釘£(牌)（岡£ 岫£（闵50000000100772-73762-72150772-73762-72100771-7

5、2781-742501543-1451543-146100771-73761-713502314-2182304-217100772-71772-724503086-2893076289勺均（M）771.5-72.2576.751.5-72.252、C点的主应力测量应变载荷cC-45Q0c15:-15。0：45°PN、p(N)£AC网r(M)AC(闵£(卩£)A£（M）£(煦ACr（岡50000000100451-42450-4215045-1-42450-42100440-42440-4225089-1-848908410045-1

6、-41450-41350134-2-1251340-125100451-41451-42450179-1-1661791-167叫均（M£）54.75-0.25-41.545.750.25-41.753、测定弯矩、扭矩和剪力应变载荷穹矩（M）扭矩（T）剪力（Q）p(N)F(N)r£rW)£r&(尚5000010026523562150265235621002662366325053147112510026523663350796707188100266236624501062943250勺均（M）2655235.7562.5五、实验数据处理1、A点主应力计

7、算/勺守疋= * *了 如手"(76.88-1.5)项-72.25-1.5)2 56.88 全尹峪而二二H叮空行=76.8二72.2匸手x j06 88_ 1.5)： +(一72.25-1.5)'七-72.25 心=，宀 =-72.25-76.88 心气 y -£小2x1.5-76.88 +72.25% a 44.97a, =，(勻 + /处)=： ： O « x(76.88 -0.33x72.25) a 4.29物a1-0.332CT, = E、(£： + /伝I)=丄.： x(-72.25 + 0.33 x 76.88)* 3.79的?a2、

8、C点主应力计算弓=_+12c 孔-41.6-44.8tan = « 272 勺一丄 p 2x0-44 8 + 41.6+ (勺5 -£0 =二"：4丄手忡.8_0+(一41.6一0广 44.83 + (勺一匕)=.6=丄8 _马乂(44.8_0丫 +(一41.6_0)，u-41.63a * 43.94a = L (q +“巳)=： ；" 一 x(44.83-0.33x41.63)v 2.5lMpa=丄 j"； x(-41.63+0.33x 44.83)形-2.17Alpa3、弯矩、扭矩和剪力计算E”(少-/)§ 72xl09x3.14

9、xl0'l2x 265.5x10M =:r 28.69N”T=腿4(1 + /)16DQ = -L4(1 + /) 264D64x40x1()772x10'x235.75xlO 3.14x(404 - 344)xl0-124x(1+033)16x40x10-32=72x10 *62 5x1O-：x3 4x3x10Tx1&5x1(T%147.4N 4x(1 + 033)六、误差分析1、理论解M =FL = 1OOxO.3 = 3O/h丁 =尸。=100x0.2 = 20Mmq = F = 100N可=籍（1-才）=3"40由。“32a 3x10喝八 3.14x4

10、0'xlO"91 -'兰兀6x10F”16U ° 丿16 Xa、40 丿306=W=3>d""T20七=无=6"弭33岫r =为=0 A2、3.14小1。以8.52。.广爵74岫，A点：r =七 + q = 3.33 + 0.574 = 3.904物， =一 q = r = 3.904AfpuC点:T = Tn-TQ= 3.33-0.574 = 2.756的仙q = = r = 2.756的 mB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

11、力2.512.7568.9-2.17-2 756213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，误差可能由以下儿个方面的原因引起：(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£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

12、及器材试件、应变片、砂布、银子、丙酮、药棉、502胶水、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统方向发生线变形时，电阻统也随着一起变形（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度十字交义，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

13、洗, 达到构件表面无灰、无油、无锈、无斑点。3、画线：測量位置点确定后，用划针画出定位线，画线位置的准确度，直接和贴 片、数据釆集紧密相连。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，要満足电桥的平衡条件，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120Q,误差不能 大于0.5 Q。5、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

14、画线要求指定的位置粘贴应变片，要求达到胶 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，釆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，要用银子夹取引线。2、清洗后的被测点不要用手接触，己防粘上油渍和汗渍。3、固化的电阻片及引线要用防潮剂（石

15、蜡、松香）或胶布防护。实验三冲击应力及动荷系数一、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。山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釆集系统的使用 方法和动态测量数据的分析方法。二、实验设

16、备1、落锤式冲击实验装置，动态电阻应变仪，计算机数据采集系统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釆用等强度梁，在等强度梁端部受到虫物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，按下式确定皿=£%皿， 其中动荷系数Kd为 ” +卜半（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静止放在梁上可測到同一点的静应变勺。重 物m从H高度落下冲击等强度梁时，测点的动应变为皿将通过动态电阻应变仪和四、实验步骤1、记录等强度梁的儿何尺寸、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岀端接入数字示波器。按照动态电阻的操 作规程，设置好务项参数，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，记录数据釆集系 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