材料力学实验指导书(最新)_图文

1、 实验四 弯扭组合作用下薄壁圆筒的应力测定 NPU-1626 弯扭组合实验装置 一、概述 NPU-1626 弯扭组合实验装置是西北工业大学在“国家基础力学教学基地” 建设项目中自行研制和开发的 15 种类型力学实验教学装置之一。在复杂受载情 况下，测定构件某一点的主应力和主方向，进而进行强度分析，是工程中经常遇 到的问题。此外，单独测出处于组合变形情况下构件截面上的某一个内力，对于 分析或调整构件的受力也是必要的。 该装置以工程实际中广泛使用的薄壁圆筒为 对象， 采用丝杠手轮加力， 传感器测力， 数字式测力仪显示力值， 结构精巧实用， 测量精度高，操作方便、可靠，所能开出的实验项目有： 1.测

2、定薄壁圆筒四个指定点上的主应力大小和主方向，并与理论值比较； 2.测定材料的弹性常数 E 、 G 、。(选作 二、组成 图 1 NPU 一 1626 弯扭组合实验装置 1. 实验台架：薄壁圆筒；台座；丝杠手轮加力装置； 2.力传感器； 3.SCLY- 数字式测力仪； 4.防护处理的应变片； 5.两台 JDY-型静态电阻应变仪； 6.钢木结构工作台。 三、实验指导书 1 实验目的 测定薄壁圆筒四个指定点上的主应力大小和主方向，并与理论值比较； 2 实验装置和仪器 1） 实验台架； 2） 力传感器； 3） SCLY-数字式测力仪； 4）防护处理的应变片； 5） 2 台 JDY-型静态电阻应变仪。

3、3.实验原理和方法 薄壁圆筒弯扭组合实验装置如图 1 所示。圆管试件的一端固定在支座上， 另一端通过直角拐臂、 钢丝绳和手轮施加载荷。 手轮下的力传感器与数字式测力 仪连接，可测出施加载荷的大小。在试件的统一横截面上贴有 4 枚应变花，贴 片位置见图 2 。各应变片的实测应变值由静态电阻应变仪读出。 图 2 贴片位置(A,B,C,D图 圆筒横截面上的内力如图 3 (a所示，内力为：T-扭矩， M-弯矩,FQ-剪力 (a (b 图 3 圆轴横截面上的内力及应变片黏贴方位图 筒壁上任一点均为复杂应力状态， 且主方向未知。 为了测出主应力和主方向， 在各测点贴上 45 度应变花。图 3（b）为应变花

4、黏贴方位图。 由材料力学可知，圆筒表面上的任意的主应变为： e 1 e 45 + e 45 2 = ± (e 45 e 0 2 + (e 0 e 45 2 e3 2 2 0 0 0 0 0 0 主应变或主应力方向为： a 0 = arctan e 45 e 45 2e 0 e 45 e 45 0 0 0 0 0 由广义胡克定律，可求得主应力大小为： E s = (e 1 + me 2 1 1 m 2 E s 3 = (e 3 + me 1 1 m 2 以上关系可查阅有关材料力学理论。 4.实验步骤 l ）测量圆筒试件的外径 D 、内径 d 、直角拐臂长度 L 和所测截面到直 角拐臂的距离 a ； 2 ）根据引线的编组和颜色，仔细识别引线与应变片的对应关系，按照单臂 桥的接法接入应变仪； 3 ）接通应变仪和测力仪电源，按照使用说明书分别校正和调零； 4 ）通过加载手轮施加一定的载荷，逐点检测个各测点（也可只测某 2 个 点）应变花 3 个应变片的应变值 e 450 , e 00 , e 450 ，求出该测点主应力及其主方向； 5 ）卸去载荷，检查数据，恢复仪器。 5.实验结果处理 1 ）按理论解计算 A B C D 各点的应力分量与主应力； 2 ）根据实验数据，计算 A B C D 各点的主应力和主方向； 3 ）比较其误差。 6 注意事项