载荷识别2014年PPT课件

1、2021/6/71 力学基础教学实验中心力学基础教学实验中心 材料力学实验（五）材料力学实验（五） 载荷识别设计性实验载荷识别设计性实验 祖正华祖正华 20142014 2021/6/72 图图1 1、轧钢机立柱承受、轧钢机立柱承受拉弯拉弯组合变形组合变形 一、概述：一、概述： 2021/6/73 图图2 2、烟囱在自重和风载的作用下产生、烟囱在自重和风载的作用下产生压弯压弯组合变形组合变形 2021/6/74 图图3 3、大型曲轴、大型曲轴 2021/6/75 图图4 4、曲轴承受、曲轴承受弯扭弯扭组合变形组合变形 2021/6/76 二、实验目的：二、实验目的： 1 1、通过应力应变状态分

2、析，设计测量弯扭组合构件、通过应力应变状态分析，设计测量弯扭组合构件 上未知载荷的方案、实测出应变并计算载荷。上未知载荷的方案、实测出应变并计算载荷。 2 2、进一步熟悉电测法原理及应用、进一步熟悉电测法原理及应用, ,掌握掌握1/41/4桥、半桥桥、半桥 全桥的组桥方法。全桥的组桥方法。 三、实验设备：三、实验设备： 2 2、DH38183818静态电阻应变仪；静态电阻应变仪； 1 1、弯扭组合实验装置；、弯扭组合实验装置；3 3、CMT51055105电子万能材料试验机；电子万能材料试验机； 四、实验步骤：四、实验步骤： 1 1、根据实验原理设计实验方案；、根据实验原理设计实验方案； 2

3、2、画出组桥简图并按图将各测点处应变片接入应变仪、画出组桥简图并按图将各测点处应变片接入应变仪中；中； 3 3、应变仪参数设置并调零，对构件加载并测出初载荷以及末载荷、应变仪参数设置并调零，对构件加载并测出初载荷以及末载荷 各自产生的应变各自产生的应变值；利用所测的应变值，计算出未知载荷；值；利用所测的应变值，计算出未知载荷； 4 4、卸载，拆除导线，关闭电、卸载，拆除导线，关闭电源。源。 4 4、钢卷尺、游标卡尺、钢卷尺、游标卡尺。 2021/6/77 五、电桥原理：五、电桥原理： 电桥桥压输出电桥桥压输出 : （加减特性加减特性） 3124 1234 () 4 BD RRRRU U RRR

4、R )( 4 4321 K U 电桥平衡条件电桥平衡条件 BD1 13 32 24 4 ( (U U= = 0 0) ) R R R R = = R R R R即 i i RL RL 其中（） 构件构件 应变片应变片 R2R3R4 FF R1 B A D C U R1R2 R3 R4 BD U 正 正 负 负 2021/6/78 六、实验装置：六、实验装置： a=195mm,b=350mma=195mm,b=350mm，D=42mm, d=37mmD=42mm, d=37mm =d/D=0.88=d/D=0.88，E=210 Gpa, =0.285E=210 Gpa, =0.285 未知载荷未

5、知载荷 F=F=？(N)(N) 布片位置和方位布片位置和方位 A A B B 管轴线方向管轴线方向 A R 0 45 A R 0 0 A R 0 45 B R 0 45 B R 0 0 B R 0 45 测点 测点 A A 测点测点 B B I I D d A A B B 装置参数：装置参数： F a a b b A A B B X轴轴 2021/6/79 七、实验原理：七、实验原理： 1、测点、测点A和和B处的应力状态处的应力状态 s ss s t t t t A b b Z M MFb W s a a T T TFa W t + 弯矩引起的弯矩引起的拉拉应力应力扭矩引起的扭矩引起的剪剪应力

6、应力 A 1 s 3 s t A x s x s += 弯矩引起的弯矩引起的压压应力应力扭矩引起的扭矩引起的剪剪应力应力 B x s x s s s s s t t t t B t A t t = A x s t x s t B x s t x s t B 1 s 3 s t t B t t 2021/6/710 2 2、测点处的应力分布及简图、测点处的应力分布及简图 F F T T 扭矩图扭矩图T=FaT=Fa 剪力图剪力图Q=FQ=F (+)(+) (+)(+) 简图简图 弯矩图弯矩图M=FbM=Fb ( ( ) ) 薄壁圆筒弯扭组合的内力薄壁圆筒弯扭组合的内力 弯 s 扭 t 剪 t A

7、 B 2021/6/711 八、组桥方案：八、组桥方案： 1 1、半桥半桥连接测连接测弯矩弯矩引起的应变引起的应变 未知载荷：未知载荷： 6 10?() 2 z EW FN b 仪 B B R 0 45 B R 0 0 B R 0 45 x s A A R 0 45 A R 0 0 A R 0 45 x s x s A A B B C C D D A R0 固定电阻固定电阻 B R0 00 00 00 00 0 00 00 =()=()2 AB AB AB RR U RR 仪 ) 1.( 0 sE )2.( z W M s)3.(bFM 0 .(4) 2 仪 由材料力学理论知：由材料力学理论知

8、： 2021/6/712 2 2、半桥半桥连接测连接测扭矩扭矩引起的应变：引起的应变： AA 45 AA 4 -45 -455 RR u RR MM ()()()2 TTT 44545455 1 2 A A R 0 45 A R 0 0 A R 0 45 x s x s A A 1 3 1 2 两线应变之差等于角两线应变之差等于角 平分线上的剪应变平分线上的剪应变 0 21 45 A R 0 45 A R 0 45 由扭转理论知由扭转理论知： 由弹性理论知由弹性理论知： 由材料力学理论知：由材料力学理论知： T T =G.(1)；=.(2) W E G =.(3);T = Fa.(4) 2(1

9、+) 未知载荷：未知载荷： 1 2 仪 max31 tss 31 仪 131 21 31 2 )sin( )( F2 1+?() T EWN 仪 （）a = 仪 2021/6/713 3 3、半桥半桥连接测连接测扭矩扭矩引起的应变：引起的应变： AA 45 AA 4 -45 -455 RR u RR MM ()( )( )2 TTT 445454515 2 A A R 0 45 A R 0 0 A R 0 45 x s x s A A 1 3 1 2 两线应变之差等于角两线应变之差等于角 平分线上的剪应变平分线上的剪应变 0 21 45 A R 0 45 A R 0 45 由扭转理论知由扭转理

10、论知： 由材料力学理论知：由材料力学理论知： T T = G.(1)； =.(2) W E G =.(3);T = Fa.(4) 2(1+) 未知载荷：未知载荷： 1 2 仪 max31 tss 31 由广义虎克定律知由广义虎克定律知： )( 1 )( 1 )( 1 213313223211 sssssssss EEE = 仪 ?()FN 2021/6/714 测试项目测试项目组桥方式组桥方式组桥简图组桥简图 初载荷应变初载荷应变 ( () ) 末载荷应变末载荷应变 ()() 应变增量应变增量 ()() 弯弯 矩矩 M M 1/41/4桥桥 半桥半桥 扭扭 矩矩 半桥半桥 全桥全桥 九、实验数

11、据记录表：九、实验数据记录表： 2021/6/715 十、接线示意图十、接线示意图： 导线接线住导线接线住 1234 5 DH3818静态应变仪静态应变仪 678 1/4 桥桥 9 温度补偿片温度补偿片 补偿补偿 10 半桥半桥 通道号通道号应变量及设置修正系数应变量及设置修正系数 1234 5678 910确认确认退格退格 设置设置平衡平衡 短接片短接片 A B C D 测点测点 A A A 0 R A 450 R A 450 R 测点测点 B B B 0 R B 450 R B 450 R 2021/6/716 1/41/4桥桥连接测连接测弯矩弯矩应变应变 半桥半桥连接测连接测扭矩扭矩应变

12、应变 A 450 R A A B B C C D D A 450 R 全桥全桥连接测连接测扭矩扭矩应变应变 A A B B C C D D A 450 R A 450 R B 450 R B 450 R 半桥半桥连接测连接测弯矩弯矩应变应变 A 0 R A A B B C C D D B 0 R 十一、组桥接线图：十一、组桥接线图： A A B B C C D D A R0 温度补偿片温度补偿片 固定电阻固定电阻 测点测点 A A 测点测点 B B A 0 R A 450 R A 450 R B 0 R B 450 R B 450 R 管轴线方向管轴线方向 2021/6/717 十二、实验报告要求：十二、实验报告要求： 十三、思考题：十三、思考题： 1、测量只有扭矩引起的应变而无弯矩引起的应变怎样组成全桥？ 2、测量只有弯矩引起的应变而无扭矩引起的应变怎样组成全桥？ 3、怎样组桥是弯矩和扭矩引起的应变的总合。 1 1、书写端正、整洁；、书写端正、整洁； 2 2、图表规范、可自行设计、标注正确、全面；、图表规范、可自行设计、标注正确、全面； 4 4、实验原理既要有文字叙述，又要有图示；、实验原理既要有文字叙述，又要有图示； 5