空心圆管在弯扭组合变形下主应力测定

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1、实验二空心圆管在弯扭组合变形下主应力测定一、实验目的1.用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向，并与理论值进行比较2.测定空心圆管在弯扭组合变形作用下的弯曲正应力和扭转剪应力3.进一步掌握电测法二、实验仪器设备和工具1.弯扭组合实验装置2.系列静态电阻应变仪3.游标卡尺、钢板尺三、实验原理和方法1.测定主应力大小和方向空心圆管受弯扭组合作用，使圆筒发生组合变形，圆筒的截面处应变片位置及平面应力状态（如图1）。在点单元体上作用有由弯矩引起的正应力，由扭矩引起的剪应力，主应力是一对拉应力和一对压应力，单元体上的正应力和剪应力可按下式计算式中—弯矩，—扭矩，—抗弯截

2、面模量，对空心圆筒：—抗扭截面模量，对空心圆筒：由二向应力状态分析可得到主应力及其方向图1圆筒的截面应变片位置及B点应力状态本实验装置采用直角应变花，在、、、点各贴一组应变花（如图2所示），点或点应变花上三个应变片的角分别为、、，该点主应变和主方向主应力和主方向图2测点应变花布置及空心圆管截面图1.弯曲正应力测定空心圆管虽为弯扭组合变形，但和两点沿方向只有因弯曲引起的拉伸和压缩应变，且两应变等值异号，因此将和两点应变片和，采用半桥组桥方式测量，即可得到、两点所在截面由弯矩引起的轴向应变（），则该截面的弯曲正应力实验值为2.扭转剪应力当空心圆管受扭转时，和两点方向和方

3、向的应变片，即四个应变片采用全桥组桥方式进行测量，可得到和两点由扭转引起的扭转应变（）。则可得到和两点所在截面的扭转剪应力实验值为一、实验步骤1.设计好本实验所需的各类数据表格。2.测量试件尺寸、加力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。见附表13.将空心圆管上的应变片按不同测试要求接到仪器上，组成不同的测量电桥。调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。1)主应力大小、方向测定：将或点的三个应变片按半桥单臂、公共温度补偿法组成测量线路进行测量。1)弯曲正应力测定：将和两点的和两只应变片按半桥双臂组成测量线路进行测量（）。2)扭转剪应力测定：将和两点的

4、四只应变片按全桥方式组成测量线路进行测量（）。2.拟订加载方案。可先选取适当的初载荷（一般取左右），估算（该实验载荷范围），分4～6级加载。3.根据加载方案，调整好实验加载装置。4.加载。均匀缓慢加载至初载荷，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。见附表2，附表35.作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。6.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。一、注意事

5、项1.测试仪未开机前，一定不要进行加载，以免在实验中损坏试件。2.实验前一定要设计好实验方案，准确测量实验计算用数据。3.加载过程中一定要缓慢加载，不可快速进行加载，以免超过预定加载载荷值，造成测试数据不准确，同时注意不要超过实验方案中预定的最大载荷，以免损坏试件；该实验最大载荷700N。4.实验结束，一定要先将载荷卸掉，必要时可将加载附件一起卸掉，以免误操作损坏试件。5.确认载荷完全卸掉后，关闭仪器电源，整理实验台面附表1（试件相关参考数据）圆筒的尺寸和有关参数计算长度L=300mm弹性模量E=206GPa外径D=40mm泊松比μ=0.26内径d=32mm(钢)/

6、34mm（铝）弹性模量E=70GPa扇臂长度a=248mm泊松比μ=0.3附表2（B或D主应力实验数据）载荷（N）各测点实验数据µε45°0-45°附表3（实验数据）载荷（N）100200300400500600100100100100100实验数据µε弯曲正应力扭转剪应力一、实验结果处理1.主应力及方向点或点实测值主应力及方向计算：点或点理论值主应力及方向计算：2.计算弯曲正应力、扭转剪应力理论计算：弯曲正应力扭转剪应力实测值计算：弯曲正应力扭转剪应力1.实验值与理论值比较点或点主应力及方向比较内容实验值理论值相对误差(%)点或点弯曲正应力和扭转剪应力比较内容实验

7、值理论值相对误差(%)