湖工院材料力学实验指导04弯、扭组合变形实验

实验四弯、扭组合变形实验一、实验目的1.初步掌握电测方法和多点测量技术。2.测定圆管在弯、扭组合变形下的弯矩和扭矩。二、实验内容概述掌握静态电阻应变仪的使用方法，掌握应变电测法原理和技术；运用电桥接法测定弯、扭组合变形时的弯矩和扭矩。三、实验设备及试样（1）静态电阻应变仪（2）小型圆管弯扭组合实验架进行弯扭组合变形内力的测定时除了用到数字静态电阻应变仪以外，还要用到小型圆管弯扭组合实验架，如图所示。图4-1小型圆管弯扭组合实验架四、弯扭组合变形内力的测定1.测定弯矩弯、扭组合变形实验装置如图4-1所示，在圆筒固定端附近的上表面点m处粘贴一枚应变片a（如图4-2），该点处于平面应力状态（如图4-3），选定x轴如图所示。在靠近图4-2弯扭组合变形圆管的俯视图图4-3m点处应力状态固定端的下表面点m′（m′为直径mm′的端点）上，粘贴一枚与m点相同的应变片a′，相对位置已表示于图3-2中。圆管虽为弯扭组合，但m和m′两点沿x方向只有因弯曲引起的拉伸和压缩应变，且两者数值相等符号相反。因此，将m点的应变片a与m′点的应变片a′，按图4-4a半桥接线，得式中为温度应变，即为m点因弯曲引起的应变。（a）（b）图4-4接线方法因此求得最大弯曲应力为还可由下式计算最大弯曲应力，即令以上两式相等，便可求得弯矩为（4-1）2.测定扭矩如图4-5，在圆筒固定端附近的前方表面点n处粘贴一枚应变花，它的两个应变片分别为b和c，该点处于纯剪切状态（如图4-6）。在靠近固定端的后表面点n′（n′为直径nn′的端点）上，粘贴一枚与n点相同的应变花,它的两个应变片分别为b′和c′。当圆管受纯扭转时，n点的应变片b和c以及n′点的应变片b′和c′都沿主应力方向。又因主应力1和2数值相等符号相反，故四枚应变片的应变的绝对值相同，且b与b′同号，与c、c′异号。如按图4-4b全桥接线，则图4-5弯扭组合变形圆管的主视图图4-6n点处应力状态（4-2）这里，即扭转时的主应变，代入胡克定律公式得还因扭转时主应力T与切应力相等，故有由以上两式可得扭矩T为（4-3）（3）实验步骤及注意事项1）取m和m′两点的应变片a和a′，用相互补偿的半桥接线（图4-4a），测定截面上的弯矩M。2）取下应变仪接线柱上的三点连接片，以b、c、b′、c′四枚应变片按图4-4b全桥接线，测定扭矩T。3）加载时要轻轻地把砝码放在砝码盘上，切勿重击。加载或卸载时都应小心，以免砝码跌落伤人。加载后，砝码若有晃动，必须使其稳定后才可进行读数。4）弯扭组合装置中，圆管的壁厚很薄。为避免装置受损，应注意不能超载，不能用力扳动圆管的自由端和加力杆。五、弯扭组合变形内力的测定的参考表格（1）试件梁的原始数据记录试件材料试件计算长度（mm）弹性模量（MPa）加力杆长度（mm）泊松比试件外径（mm）试件内径（mm）（2）数据记录次序载荷（N）弯矩产生的应变()扭矩产生的主应变()读数差值读数差值105010020501003050100三次试验差值的平均值（3）数据处理桥臂系数=，应变仪灵敏系数仪=，应变片灵敏系数片=，则弯矩和扭矩产生的应变为。实验值内力理论值相对误差=（×10-6）（MPa） （N·m）（N·m）=（×10-6）