实验二  弯扭组合试验

一、实验目的

1．         用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角；

2．         测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩；

3．         学习电阻应变花的应用。

二、实验设备和仪器

1．         微机控制电子万能试验机；

2．         电阻应变仪；

3．         游标卡尺。

三、试验试件及装置

弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D₀＝42mm，壁厚t=3mm， l₁=200mm，l₂=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.28。

图一 实验装置图

四、实验原理和方法

1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角；

圆轴试件的一端固定，另一端通过一拐臂承受集中荷载P，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所示。

在圆轴某一横截面A－B的上、下两点贴三轴应变花（如图三），使应变花的各应变片方向分别沿0°和±45°。

根据平面应变状态应变分析公式：

                 （1）

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弯扭组合变形实验报告

         学院       系       专业      班   试验日期          

姓名               学号                 同组者姓名           

一、    实验目的

二、    实验设备

仪器名称及型号                       精度         

弯扭组合实验装置编号                        

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实验五  弯扭组合变形主应力实验

一、实验目的

1、用电测法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向；

2、在弯扭组合作用下，分别测定由弯矩和扭矩产生的应力值；

3、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会全桥法测应变的实验方法。

二、仪器设备

1、弯扭组合变形实验装置；

2、YD-2009型数字式电阻应变仪；

三、试件制备与实验装置

1、试件制备

    本实验采用合金铝制薄壁圆管作为测量对象。为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B点、管底D点各粘贴了一个45º应变花（如图4-5-1），圆管发生弯扭组合变形后，其应变可通过应变仪测定。

图4-5-1

2、实验装置

       如图4-5-1所示，将薄壁圆管一端固定在弯扭组合变形实验装置上，逆时针转动实验架上的加载手轮，通过薄壁圆管另一端的钢丝束施加载荷，使圆管产生变形。从薄壁圆管的内力图4-5-2可以发现：薄壁圆管除承受弯矩M作用之外，还受扭矩T的作用，圆管处于“组合变形”状态，且弯矩M=P?L，扭矩T= P?a

图4-5-2  内力图

图 4-5-3 单元体图

四、实验原理

1、主应力大小和方向的测定

如图4-5-3，若测得圆管管顶B点的-45º、0º、45º三个方向（产生拉应变方向为45º，产生压应变的方向为-45º，轴向为0º）的线应变为ε_-45º、ε_0º、ε_45º。由《材料力学》公式

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薄壁圆管弯扭组合变形测定实验

                 实验日期                 

姓名             班级                     学号                     

实验组别      同组成员                     指导教师（签字）           

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邵 阳 学 院 实 验 报 告

实验项目5：薄壁圆筒弯扭组合变形实验

实验日期                   实验地点                   成    绩

院    系                   班    级                   指导老师

同组成员                   学生姓名                   学生学号

一、实验内容和目的

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薄壁圆管弯扭组合变形测定实验

                 实验日期                 

姓名             班级                     学号                     

实验组别      同组成员                     指导教师（签字）           

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弯扭组合变形实验报告

水工二班  叶九三  1306010532

一、实验目的

1用电测法测定薄壁圆管弯扭组合变形时表面任一点的主应力值和主方向，并与理论值进行比较。

2测定分别由矩和扭矩引起的应力和，熟悉半桥和全桥的接线方法。

二、实验设备

仪器名称及型号：静态电阻应变仪

精度：1μm

三、试件尺寸及有关数据

试件材料：铝合金     弹性模量：70GPa

泊松比μ=0.33      应变片灵敏系数K=2.20

试件外径D=40mm     试件内径d=36mm

自由端端部到测点的距离L=300mm    臂长a=200mm

试件弯曲截面系数=2.16*

试件扭转截面系数=4.32*

四、实验数据与整理

1.实测数据

计算结果：

Ⅰ=218.7με   εⅡ=-88.7με

=

=14.9MPa       =-1.3MPa

=13.7725MPa

=4.7072MPa

误差分析

思考题

1可以，因为主应力大小与方向是唯一的，不论应变片延哪个方向粘贴，   只要测出平面应力状态下的三要素，就可以计算出主应力的大小与主平 面方向。

2半桥自补偿法好，精度比半桥外补偿法高。

3不需要，因为采用的全桥测法已经将温度影响消除了。

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