圆筒弯扭组合变形中弯曲切应变的测量误差分析

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1、中国科技论文统计源期刊实验技术与管理中国科技核心期刊巧圆筒弯扭组合变形中弯曲切应变的测量误差分析王,,,,美芹吴枝根刘一华詹春晓李昊合肥,安徽合肥工业大学土木建筑工程学院摘要在实际测量过程中,电阻应变片的贴片位置、栅长大小以及横向效应均会对测量的精确度产生影响。该文从圆筒的弯扭组合实验中,以上个方面对《材料力学》课程的电测综合性实验利用全桥接法测量弯曲切应变的误差原因进行了全面分析,指出测量误差主要—是由于电阻应变花的敏感栅中心偏离中性轴。所致关键词弯扭组合弯曲切应变电阻应变花测量误差一一中图分类号二《义鸿文献标识码文章编号仪科一

2、,一,一,一,邵,留,珍,械一,幼,份幼月〕,〔’,〕,,概述测实验之一通过该实验能使学生加深对组合变形理论的理解、掌握应变与应力状态的测量与电阻应变测量技术简称电测法是用电阻。,分析方法为了更好地培养工科专业学生的实践能应变片测量构件表面的应变根据应力与应变之间,,,力与创新精神近年来随着实验教学改革的不断的关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分,,、、深入一些院校相继将圆筒的弯扭组合实验由原来析方法具有电阻应变片的尺寸小重量轻安装,〔’川方便、一般不会干扰构件的应力状态、测量灵敏度的基本实验开设成综合性实验在由原来只测,,量

3、圆筒表面一点的主应力及其方向的基础上增加与精度高等优点是工程实验应力分析中应用最广、。了测量与弯矩扭矩和剪力分别对应的应变的内泛和最有效的手段之一容,桥路的接法也由原来仅用桥接法扩展到灵电测法是工科专业学生在《材料力学》课程、。,活运用桥桥和全桥种桥路进行有关应学习中必须掌握的应变测量技术多年来圆筒的变的测量,使得实验的难度、思考性和趣味性明显弯扭组合实验一直是《材料力学》课程的基本电。增加我校力学实验室于年从南京航空航天,一一一一大学购置了套圆筒的弯扭组合实验装置开始收稿日期修改日期。作者简介王美芹一,女,安徽天长人,在读博士,

4、讲开设圆筒的弯扭组合综合性实验在教学过程中我,,、师研究方向实验力学们发现主应力与弯矩对应的正应变以及与扭矩“墓金项目安徽省高等学校省级重点教学研究项目提高实验能对,应的扭转切应变的测量结果均与理论值接近误力、培养创新精神工程力学实验教学的改革与实—差很小,而与剪力对应的弯曲切应变的测量结果与践”资助理论值相比误差较大,高达左右。本文对该科实验技术与管理。。、二误差作了全面分析圆筒的弯扭组合实验装置、豁‘、、爪不西。月,州二、爪云工刃,圆筒的弯扭组合实验装置如图所示圆筒的二“一络一一一冬卜一一生一,,匀、,气月二二外径内径圆筒的材

5、料为铝二,丁合金,其二,。一横截面处的外其中为所求弯曲切应力的点到中性轴,。表面中性轴上的、点和上下边缘的、点作的距离如图所示根据广义胡克定律,、点沿敏感栅为测量点,在每个测量点粘贴个“一直角应。方向的线应变分别为变花圆筒在测量点位置的展开图以及各敏感栅的公二,,竺了编号如图所示其中每个应变花中间的敏感栅沿色二一自几一、不万圆筒的轴线方向。为了观察实验数据的线性情况,土兰二一,少,△二场一易二人二气实验采用等量逐级加载方式载荷增量为。、与剪力对应的弯曲切应变利用两点的,因此图所示电桥的理论输出值为、、、一和个敏感栅即敏感栅理二‘一

6、￡‘一￡。。、,少组成如图所,孟示的全桥电路进行测量该桥路可消一一除扭转切应变而仅保留弯曲切应变,且扩大了输出,提高。值了实验的测量精度介图测弯曲切应变的全桥电路材’图圆筒的弯扭组合实验装皿示意图国国一份一甲一十一少】图、中中中中点的应力状态一弓一一十刃,二当载荷增量△时按式计算出图应变花的布及各敏感栅的编号的二理林。,而按等量逐级加载方法在实验装置上测得一组实验数据如表所示,实验数据的线性很好,平均增量为四。实验值与理论值理论分析与实验结果之间的相对误差为一二,误差过大,在载荷的作用,一下横截面上的内力有。、,实验的准确度很差二

7、,弯矩扭矩和剪力凡根据各内力对应的应力分布情况,可知、两点为纯剪表电桥的实际测输出值,如图所,载荷切应力状态示其中。实卜。,应变仪读数丁丁了丁二了一,丁误差分析式中和,分别表示与扭矩对应的扭转切应力和与剪力对应的弯曲切应力,即实验测量误差主要来源于应变花中的敏感栅栅长,及其中心位置的影响和敏感栅横向效应的影’介“二可而币万压丐响,这也是电阻应变测量技术的缺点所在。尸,二二又。二护一’王美芹,等圆筒弯扭组合变形中弯曲切应变的测量误差分析敏感栅栅二卜。,长及其中心位置的影响的应实验值与该理论值之间的相对误差,。一应变花的结构及其尺寸如

8、图所示其中敏感为栅的栅长,敏感栅栅端到个敏感栅轴敏感栅横向效应的影响。线的交点即测量点的距离在电测若在考虑敏感栅栅长及其中心位置影响的基础,,,、、法中实际测得的应变是敏感栅覆盖面内的平均应上再考虑敏感栅的横向效应时敏感栅,。、变对于线性问题即为敏