《圆管弯扭实验》ppt课件

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1、清华大学航天航空学院工程力学系材料力学实验室圆管在弯扭联合作用下应力与内力的测量工程背景—车床工厂中用于机械加工的车床等主轴就是一种典型的复合受力形式，主轴上受到的内力有弯矩、扭矩、轴力等。MkM内力图P工程背景—汽车汽车在崎岖道路上行驶时，当四个车轮不在同一平面上时，使车架处于复合受力状态下。其内力有弯矩、扭矩等。工程背景—自行车自行车的中轴，由于脚踏板的受力点与中轴不在同一中心线上，中轴的内力即有弯矩，又有扭矩。实验目的学会根据理论分析的结果，正确地选择测量部位和最佳布片方案。掌握用电测法测定一点应力状态的方法。掌握选择正确组桥方式来分离内力的方法。根

2、据实验数据判断结果地正确性。实验设备电子万能试验机及弯扭复合受力圆管实验装置。电阻应变仪。游标卡尺，钢板尺。实验装置实验装置简图圆管试件；2.拐臂；3.加力点；4.固定端；5.测量截面；6.应变片；7.应变仪。F4162537FMxMy一点应力状态3对正应力、3对剪应力。如何进行测试？电测法一点平面应力状态一点平面应力状态σxσxxyxyσyσyσx、σy、xy电测法测试一点的平面应力状态测一点平面应力状态布片方案在一点的三个方向布片。常用有0º、45º、90º-45º、0º、45º9000045000450-450将应变花（0º、45º、90º）应变

3、测量结果代入公式，可得到：广义虎克定律沿0º片方向沿90º片方向σx、σy、xy不一定是主应力计算测点的主应力与主方向与0º片的夹角：点A和B的应力状态σxσxxyxy上表面A点应力状态σxσxxyxy下表面B点应力状态最少粘贴2片应变片可得σx、xy最少的应变片90000450-45000450弯扭复合管，选以上哪种贴片方式最好??弯扭圆管布片方案图BAAB从上向下俯视:应力状态分析=+σxσxσxσxxyxyxyxy上表面叠加原理纯切应力状态在45º与135º上的分量xyxy在45º方向上的应力σ45为+在135º方向

4、上的应力σ135为-45º135ºxyxy应力圆单向压缩状态在45º与135º上的分量σxσxσ2σ2σ2σ2σ2σ2在45º方向上的应力σ45为在135º方向上的应力σ135为σ2-σ2-45º135ºσxσx-σ应力圆=Eε???2σ-上表面在45º斜截面上应力状态45º135ºσ2σ2σ2σ2σ2σ2=+叠加σ2σ2σ2-τ-σ2-τ-τ-σ2τ-σ2半桥：分离出2(扭矩)产生的ε对臂：分离出σ(弯矩)产生的ε下表面???内力分离利用电桥的加减特性，选取相应的应变片组成各种电桥分离应变片中的各应变分量，达到直接测得各内力分量引起应变

5、大小。电桥的加减特性弯扭圆管布片方案图BA2#135º4#45º3#0º1＃、3＃、6＃片：1＃、3＃？3＃、6＃？AB从上向下俯视:1#90º6#0º7#45º2#、7#平行4#、5#平行2＃、4#、5#、7#片：2＃、4#？2＃、5#？产生同号ε(或者4＃、7＃)2＃、7＃？ε大小相等，符号相反(或者4＃、5#)5#135º弯扭圆管内力分离电桥的加减特性0º片、90º片仅由弯矩引起，可以求得内力——弯矩；45º片、135º片由弯矩、扭矩共同作用，采用电桥的加减特性（组半桥、对臂、全桥）可以分离内力——弯矩、扭矩。各应变片内所含应变分量及方向上表面电阻

6、片所含分量90:90(M+)（1#）0:0(M-)（3#）45:a(M-)，b(Mx+)（4#）135:a(M-)，b(Mx-)（2#）下表面电阻片所含分量0:0(M+)（6#）45:a(M+)，b(Mx+)（7#）135:a(M+)，b(Mx-)（5#）σxσxxyxy3#2#1#4#xyσxσxxy6#7#5#2#、7#平行4#、5#平行实验内容及要求用单臂测量7个应变片的应变值。AB接工作片，BB'短接(B'螺钉拧紧)；补偿片接在公用补偿通道。分离出弯矩My与扭矩Mk各自所产生的应变值。可任意选用半桥、对臂、

7、全桥等组桥方式。每项测试内容的数据，需要重复加卸载三个循环以上，三次的测试值之间的误差小于5%。实验原始数据测量空心圆管的内外经；测量加力点到测量截面的距离L，加力点到圆管中心的距离Lk,；初载荷F0=200N，末载荷Fn＝1200N；（理论计算时F=500N）钢的弹性模量取E＝206GPa；钢的泊松系数取＝0.28；电阻片灵敏系数K片＝2.08；试验机加载速度5mm/min。实验报告要求将各类原始数据整理成表格；根据所测应变值计算一点应力状态；计算主应力σ1，σ2及主方向θ并与理论值比较，计算相对误差；根据各种组桥方式测出的应变，计算出弯矩与扭矩，并与理

8、论值比较，计算误差；5.对测量结果进行分析讨论，分析