力学实验课件 弯扭主应力实验

弯扭组合变形主应力实验弯扭组合变形实例：

指示路牌受风载时，支撑杆发生弯扭组合弯扭组合变形实例：

手握物体时，手上臂发生弯扭组合一、实验目的

3.能力目标—进一步掌握电测方法和应变花应变

测量技术；

1.知识目标—测定弯扭组合变形危险截面上主应

力的大小；2.知识目标—验证平面应力状态下主应力的计算

方法；

4.素质目标—认识实践检验理论、团队协作的精神。弯扭组合加载装置二、实验设备静态电阻应变仪二、实验设备三、实验原理对比分析：应变片的布置

1）当被测构件处于单向应力状态时，只需在测点处沿应力方向贴上一个应变片，然后用电阻应变仪测量其应变，再根据单向应力状态下的胡克定律就可确定所测点的应力。2）当被测构件处于二向应力状态且主应力方向未知时，这时候则需采用由三个应变片组成的应变花，分别测得三个线应变，然后确定主应变和方位，再由广义胡克定律确定主应力。弯曲变形弯扭组合变形根据广义胡克定律，可确定薄壁圆筒上任意一点平面应力状态下时的主应力-主应变关系：1)实验值：yx

xy

x

三、实验原理1)实验值：一般情况下，主应变方向是未知的，故无法直接用应变片测量主应变，根据上式可知

α随α角变化而变化，在两个相互垂直的主方向上，

α到达极值，即主应变，两主应变的大小和方向为：（α0为主应变方向与x轴的夹角）1)实验值：切应变

xy无法测得，但可选择任意三个α角，测量三个方向的线应变，再由前面几个式子联立可求解出主应变和主方向（本实验采用45°、0°、

45°应变花）：（α0为主应变方向与x轴的夹角）将以上主应变表达式代入广义胡克定律，得到主应力大小：主应力方向与主应变方向一致：1)实验值：（α0为主应变方向与x轴的夹角）FBD固定端l1l2123456TFBD弯扭组合模型应变电测固定端Dd三、实验原理2)理论值（应力状态分析，求主应力及方位）：Bsstt内力：扭矩T

=∆Fl2

弯矩M

=

∆Fl1应力：

=

M/Wzτ=T/WpDssttWp=2Wz=[πD3（1-（d/D）4）]/16注：B点的正应力与D点的正应力方向相反、大小相等；两点的切应力方向相同，大小相等。三、实验原理圆心C点坐标（

/2,0）半径：根据B点的平面应力状态，画应力圆如下图所示，据此可求B点的主应力和主平面方位。20即B点平面应力状态图中

方向线逆时针转

0角为主应力

1方向Bsstt

τ

1

3（0,t）（

,-t）CO20

根据D点的平面应力状态，画应力圆如下图所示，据此可求D点的主应力和主平面方位。C圆心C点坐标（-

/2,0）（-

,-t

）（0,t）半径：20τ

3

1Dsstt即D点平面应力状态图中

方向线顺时针转

0角为主应力

3方向四、实验步骤1.拟订加载方案。可先选取适当的初载荷P0（一般取P0=10%Pmax左右），估算Pmax（该实验载荷范围Pmax≤350N），分5级加载。2.根据加载方案，调整好实验加载装置。（检查力传感器的连接）（应变通道切换）3.加载。均匀缓慢加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复两次。（1）预加载荷F=30N（2）将各测点应变全部“清零”（3）将载荷依次加至F=70N,F=110N,F=150N,F=190N,F=230N,

读出每个测点应变并记录。（每排ΔF不同，间隔5N）4.做完实验后，手动卸载，关闭电源，整理好所用仪器设备，填写使用登记本，将所用仪器设备复原。实验装置中，圆筒的管壁很薄，为避免损坏装置，注意切勿超载，不能用力扳动圆筒的自由端和力臂。5.数据处理（参见实验报告册）,完成实验报告.四、实验步骤讨论与思考发现规律讨论与思考检验理论形象理解自主实验：(1)测量仅由弯矩引起的应变，如何布置应变片进行测量？(2)测量仅由扭矩引起的应变，如何布置应变片进行测量？FF1．单向应力状态几种常见应力状态下的布片方式及应力计算FF

R1R2R1R2温度自补偿，测量电压得到有效放大：拓展：1．单向应力状态轴向拉压、纯弯曲、横力弯曲上下缘2．已知主应力方向的二向应力状态扭转、横力弯曲的中性轴等情况R1R245o45o沿已知主应力方向贴片，采用温度自补偿的半桥接法几种常见应力状态下的布片方式及应力计算拓展：45o—3应变花：90o0o45o3．不知主应力方向的二向应力状态几种常见应力状态下的布片方式及应力计算拓展：120o0o60o60o—3应变花：几种常见应力状态下的布片方式及应