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1、力学与实践年第卷‘,圆筒弯扭组合实验中弯曲切应力的测李昊刘一华王美芹吴枝根詹春晓合肥工业大学土木建筑工程学院合肥摘要分析了圆筒弯扭组合实验中弯曲切应力的主要测量误刁飞上‘一一差,提出了改进的贴片方式,在此基础上,重新设计了弯曲钾钾线方轴向切应力的实验方案关妞询材料力学,弯扭组合实验,电侧技术,弯曲切应力电阻应变侧量技术是工程结构试验应力分析的主要手段之,、土木、一并广泛应用于机械航空航天等各工程技术领,“”应变化布里方式域对于大多数工科院校而言圆筒弯扭组合实验是电测应力实【‘一,原图结构示意图和测点及布片方式验的基本实验内容之一在教学中我们发现有的实验方
2、法在侧量主应力、弯曲正应力和扭转切应力时的,而弯曲切应力的侧量误差很,精度较高大超过了为此,本文在分析了产生该误差的主要原因的基础上,提出了相应的改进方案实验装实验装置的结构示意图如图所示圆筒用铝合金制成,,内径,材料常数其外径,,一在团筒横截面处的外表面上下图弯曲切应变的侧桥路。一,边缘和中性轴前后处分别粘贴了一个直角应变花测,取应变增量的,荷增量为平均值作为测量值其值为点位里及应变花布置方式展开示意图如图和图所拜‘示测弯曲切应变时,将,两点的和一敏感,,姗连接,,载根据弯扭组合变形的受力特点可知两点为纯剪成如图所示的全桥桥路采用等增量级加载切应力状态
3、,如图所示,其中爪二勺,,二一句介匆式中,和,分别表示扭转切应力和弯曲切应力国国图,点的应力状态实验装里结构示意图,,由广义胡克定律点沿和一方向的线应变分别为。,一一。二、创宁一宁一。一一。二、半一宁按照图所示方式接桥测量时,应变仪输出的由弯曲切一横截应力所产生的理论应变值为面的侧点位置一本文于刁收到安徽省教学研究重点项目资助·第期李昊等圆筒弯扭组合实验中弯曲切应力的测量。,一一。,。。一一。点二,的弯曲正应力引起的当载荷时由式可。,。得。二根据式可知该应力值由应变仪物创一二尸。,上二出的应变为拼扣除此应变后由弯曲切应力引起的式中。,。。应变测量值为拼与
4、式所得理论值的相对误差为乓义二一其中在载菏作用下,按式计算得到拼。,改进方案的理论值为、实验值和理论值的相对误差达通过以上误差分析可以看出,由于应变花自身结构的特点,在测量弯曲切应变时,敏感栅中心的应力状态与被侧点误差分析,,的应力状态不一致在采用图所示的侧量桥路时只能抵产生上述实验误差的因素很多除了横向效应和粘贴方,,消扭转切应力的影响而弯曲正应力的影响无法消除根据位的影响之外弯曲切应变测量的主要误差是由于应变花敏,,惠斯通电桥的特点只要选择合适的贴片方式和桥路便可感栅中心位置的应力状态与被测点的纯剪切应力状态不一致,,同时消除扭转切应力和弯曲正应力的
5、影响从而提高弯曲切所造成的用电阻应变片测量应变时所测得的应变反映的应变的测量精度是敏感栅中心点,处的应变而两点处应变花的和,一敏感栅,两点不重合,基于上述思想对贴片方式进行如下改进将点或的中心点与其相对位置如,,,图所,,点处的应变花旋转如图所示此时两示图中相应的应力状态如一,图所示,其中点处和敏感栅中心点的应力状态如图所示点。,一。。一处应变花的敏感姗中点为拉应力敏感姗中点。。二喃为压应力,数值可近似认为与改进前一致由广义胡克定律一。一二二。喃可得,,两点处和一敏感姗中心点沿栅长方向。、二。。,一。‘。一的线应变分别为刀·一夕二一。、。一一一口宁厄云,
6、,式中咱为敏感栅中点的弯曲切应力,十梅·认。一夕口为敏感栅中心到中性轴的距离在考虑敏感栅中心位置的影一宁下『夕夕,,“一响后两点的和一敏感栅按图所示方式接。一论句厄口桥测量时,由应变仪输出的理论应变值为了夕,一夕,。,一。、一气,万勿万万‘理苏功十一一犷口山二一︸圈国一︸︸轴线方向一弓图改进的贴片方式从一卜科匡照斗匡瑕弓‘一图敏感栅中心的应力状态月比较式和式可以看出,由于,和喃数位相但尝差不大,所以弯曲切应变的测量误差主要是由于敏感姗中心图敏感橱中心的应力状态力学与实践年第卷仍采用图所示测量桥路,则由应变仪输出的理论应变结论、,值为采用新的应变花布置方式
7、后在侧弯曲切应力时可,,以同时消除弯曲正应力和扭转切应力的影晌实验侧结果、二一万一坤褚一百一,也表明,在新的布置方式下,弯曲切应力的测量精度有了很,,由式可以看出采用图所示的改进贴片方式后大的提高,满足侧量精度的要求可以同时消除弯曲正应力和扭转切应力的影响,从而获得较为准确的弯曲切应力的测量值参考文献为了脸证上述实验方案的准确性,在应变花布置方式改刘鸿文,吕荣坤编材料力学实验第版北京高等教育出进后的实验装里上进行加载实验仍采用等增量级加载,版社,,载荷增仍为取应变增量平均值作为侧量值代赵志岗主编基础力学实验北京机械工业出版社,,入式得到弯曲切应力的侧量值
8、为根据式金保森,卢智先编著材料力学实验北京机械工业出版社,得到的,两者的相对误差
