弯扭组合变形试验报告

1、管在P力为 72薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验.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；2. 测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力二. 实验仪器和设备1. 弯扭组合实验装置；2. YJ-4501A/SZ静态数字电阻应变仪。三. 实验原理薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆 作用下产生弯扭组合变形。薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量EGNm2 , 泊松比卩为0.33 。薄壁圆管截 面尺寸、如图2所示。由材料力学分析可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。I -I截 面现有A、B、C、D四个测点，其应力状态如图 3所示。每点处已按 -45°、

2、0°、+45°方向 粘贴一枚三轴45°应变花，如图4所示。iYr 270°图4四. 实验内容及方法1. 指定点的主应力大小和方向的测定薄壁圆管A、B、C、D四个测点，其表面都处于平面应力状态，用应变花测出三个方向 的线应变，然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小和方向。若测得应变£45、0、35 ，则主应力大小的计算公式为主应力方向计算公式为tg2：. = 或 tg2（% 一 名35 ）一 （客45 一 % ）2% 2-5 + 45 ）2. 弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定a. 弯矩M引起的正应力的测定只需用B、D两测点0°

3、方向的应变片组成图5(a)所示半桥线路，就可测得弯矩M引的正 应变；m二出2然后由虎克定律可求得弯矩M引起的正应力E : Md:-M 二 E ；M 二2b. 扭矩Mn引起的剪应力的测定用A、C两被测点-450、450方向的应变片组成图450方向所引起的线应变2ndn 4由广义虎克定律可求得剪力Mn引起的剪应力c. 剪力Q引起的剪应力的测定用A、C两被测点-45°、45°方向的应变片组成图图55 (b)所示全桥线路，可测得扭矩 Mn在E%dG % n4 125( c)所示全桥线路，可测得剪力 Q在45°方向所引起的线应变；Q二上4Q由广义虎克定律可求得剪力Q引起的剪

4、应力五. 实验步骤1. 接通测力仪电源，将测力仪开关置开。2. 将薄壁圆管上A、B、C、D各点的应变片按单臂(多点)半桥测量接线方法接至应变 仪测量通道上。3. 预加50N初始载荷，将应变仪各测量通道置零；分级加载，每级 100N，加至450N, 记录各级载荷作用下应变片的读数应变，然后卸去载荷。4. 按图5各种组桥方式，从复实验步骤3,分别完成弯矩、扭矩、剪力所引起应变的测定。六. 实验数据及结果处理实验数据1应变片灵敏系数K=2.23读数应AB-450 (Ri)00 (F2)450 (F3)-450 (Ri)00 ( F5)450 (F6)P(N)?P(N)£（卩£：?

5、£(卩£(卩£ ,?£(1£,£(118?£1 ( 1£)£(1£?£1 ( 1££)(1£?£(1££)(1£?£)(1£50000000100990-98127165-21150990-98127165-21100980-97121162-232501970-195248327-44100990-94126162-233502960-289374489-671001002-95124164-2

6、24503962-384498653-89心名d均（卩£）990.5-96124.5162.3-22.3实验数据1续读数应CD变'-450(R7)00 ( F8)450 (F9)-450(Ro)00 (RJ450 (R2)载荷P?P£?££?££?££?££?££?£(N)(N)(1£ )(1£)(1£(1£(1£)(1£ ,(1£)(1£)(1£)(1£)(

7、1£)(1£5000000010051-2-5422-16-1215051-2-5422-165-12810050-4-54235-168-12250101-6-1045-324-25910051-28-54219-167-12350152-8-1666-492-38910051-22-52211-166-13450203-10-2187-653-510446也5均(1£ )50.8-2.5-53.521.8-163.5-129实验数据2及结果P（N）?P（N）测d（卩£）? $Md（卩£）Ed（卩£）?駅（卩£）d（卩&#

8、163;）? Qd（卩£）50000100330295901503302959010032530091250655595181100329300913509848952721003282989045013121193362也 £d均（!£）328298.390.5应力©11.814.041.23实验结果j被测点主应力ABCD4.7212.72.681.54-5.36-1.72-2.97-12.89ao）6133.0-16.70134.4*107.22（543.073.3d44.扌17.22七. 思考题1. 测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线

9、方法，请画出测量电桥的接法。a. 测量弯矩引起的应变，还可以用 R5或Rii与补偿片组成B单臂半桥，见图（a）;R& （Rn补偿片b. 测量扭矩引起的应变见图（b）；a<BBD(b)C.测量剪力引起的应变见图(C)；16I -I截面作B用的力有剪力Q = P =100(N)扭矩M n 二 0.2P = 20(N m)2. 本实验中能否用二轴45°应变花替代三轴45°应变花来确定主应力的大小和方向？为什 么？本实验中A、C两点可以用二轴45°应变花替代三轴45°应变花，B、D两点不可以 因为，从理论上讲，A、C两点主应力方向是已知的，只要求主

10、应力大小，两个未知 数，只要用两个应变片就可以了。弯扭组合实验理论计算薄壁圆管截面尺寸、受力简图如图所示I截面A、B、C、D各点主 应力大小 和方向计弯矩 M =0.330(N m)I - I截面几何性质抗扭截面模量Wn= 4.915 10 上(m3)抗弯截面模量(m3)W1 - : 4 = 2.458 10 -32A、C点扭转剪应力、弯曲剪应力计算（在中性层上可视为纯剪状态）扭转剪应力Mn n6Wn4.915 1020=4.07( Mpa)弯曲剪应力.q =2Q = 2 QA1002 二 Rot二 18.25 2.5 10-j 二 0.7( Mpa)t 圆管壁厚A点剪应力二.n * .q =4.77（Mpa）C点剪应力=n - Q = 3.37（Mpa）A点主应力”十=_；丁3 = - - 4.77(MpaA点主应力方向- -45C点主应力G _ _；3 二-=3.37（Mpa）C点主应力方向0 = -45R0 = 18.25mmB、D点扭转剪应力、弯曲正应力计算扭转剪应力弯曲正应力B点主应力Mn二 4.07(Mpa)302.458 10=