试验六弯扭组合应力测定试验

1、实验六 弯扭组合应力测定实验1. 实验目的与要求1) 用电测法测定薄壁圆筒弯扭组合变形时截面危险点a 的主应力大小和方向；和理论值比较。2) 用电测法测定薄壁圆筒弯扭组合变形时点b 处于纯剪状态下的最大剪应力，并和理论值比较。2. 实验装置弯扭组合变形实验装置见图6-1，简化模型如图6-2。已知材料弹性模量E210GPa ，泊松比0.28 。图 6-1 薄壁圆筒弯扭组合变形实验装置yR1R2blR12dbR11b I10RR3acaR4R9cR7d IR8d+45°R6II 截面aRR5bxs5R-445°R6R3aR2R1F图 6-2 薄壁圆筒弯扭组合变形实验简化模型3.

2、 应力状态分析薄壁圆筒弯扭组合的内力如图6-3，相应 I-I 截面上的应力分布如图6-4。F简图T弯矩图 M=Fl(- )扭矩图 T=Fs(+)剪力图 V=F(+)图 6-3 薄壁圆筒弯扭组合的内力扭弯剪剪扭(a)弯曲正应力分布(b) 扭转剪应力分布(c)横向剪切应力分布图 6-4 薄壁圆筒弯扭组合的应力分布1) 由应力状态分析可知b 点主应力最大， b 点的应力有弯 和 扭 ，切应力剪0 ，弯曲应力弯 最大，而扭 对轴向应变无关，所以测弯 时只要在 b 点轴向布应变片R3 就可以测出弯 。 b 点的应力状态如图6-5 所示。y xo弯=+弯扭扭图 6-5b 点应力状态及其分解2) 扭 在横截

3、面周边处处相等。在 a 点纵向截面处不但有扭 ，而且还有剪切剪应力剪 ，且两者同方向，而弯曲正应力弯0 。 a 点的应力状态分析见图6-6。为测出 扭 和 剪 ，应变花布置如图 6-2。剪扭图 6-6a 点的应力状态分析4. 测试方法根据应力状态，可分别把弯曲的应变、扭转的应变、扭转和剪切的组合应变、剪切应变测出来，再分别求出各种变形下的应力，最后根据公式求出 b 点主应力的大小、方向和 a 点的最大切应力。a、b 点的各工作片R1R6 均采用1/4 桥连接 ( 外加温度补偿片)，其相应的读数应变为16。4.1测弯曲正应力弯b 点应变花如图6-2， b 点应力状态如图6-5， b 点切应力剪0

4、 ，而扭转剪切变形不改变轴向长度，所以测出的应变就是弯曲变形下的应变值，故：3弯E 34.2测扭转切应力扭b 点的应力状态如图6-5 ，若在 x-y 平面内，沿x，y 方向的线应变为x 、 y ，剪应变为 xy ，据应变分析知，沿与 x 轴成 角的方向线应变为：xyxycos21xy sin 2222b 点应变花如图6-2， x3 、 y1 ， xy 为扭转剪应变xyT 。当 =45 °时， 452 ，由上式可求得：xyT132 2扭G xyTE( 1322 )2(1)4.3 测横向力引起的剪切应力剪a 点的应变花如图6-2，则：xy452xy4520x在 a 点，456 ，454

5、，则1212xyxyxy454564由 a 点应力状态图6-6 知，xy 为扭转剪应变xyT 与剪切剪应变xyV之和xyTV ，又扭转剪应变、两点相同，故：xyT 在 a bxyVxyTVxyT( 64)(1322 )62 2134E24 )剪( 62132(1)4.4测扭剪组合（即最大切应力）max扭剪由 a 点应力状态图6-6 、a 点的应变花图6-2 知：xyTV64E4 )max(62(1)5. 实验步骤1) 测量基本参数 s、l 及薄壁圆筒的外径 D、内径 d。2) 将 a、b 点的各工作应变片 R1 R6 均采用 1/4 桥连接 (外加温度补偿片 )， 调节电桥平衡（按操作规程）

6、，分级等量加载5 次，记下每次加载相应的应变值，如表6-1。3) 按上述方法测出应力弯 、扭 、 剪 、 max 的应变值，因剪 很小，所以测的应变值可能很小，不必怀疑。4) 关闭电源，卸载，整理仪器。6. 实验数据记录与处理表 6-1 薄壁圆筒弯扭组合实验的数据记录与计算（测量应变）载荷 /N应变 /读数 F增量 F读数 增量 读数 2增量 2读数 3增量 211b 点R1R2R3F132读数 F增量 F读数 增量 读数 增量 读数 增量 445566a 点R4R5R6F456表 6-2薄壁圆筒弯扭组合实验的数据记录与计算（计算主应力及其方向）材料常数：弹性模量E=210GPa，泊松比 =0.28装置尺寸 (mm)：圆筒外径 D=，圆筒内径 d=，测点位置 l=，主应力1 / MPa3 / MPa0 /(主应力方位角 )测点理论值实验值误差理论值 实验值误差理论值实验值误差ba表 6-3薄壁圆筒弯扭组合实验的数据记录与计算（与内力对应的应力）对应内力与弯矩 M 对应与扭矩 T 对应与剪力 FQ 对应载荷/ N应力实验值 / MPa弯实扭实剪实应力理论值 / MPa弯理扭理剪理误差理论值实验值/ %理论值7. 附 理论计算公式7.1 计算弯曲正应力弯3dM， WZD (1弯4 ) ，WZ32D7.2 计算扭转切应力扭扭M n， WPD3 (14 )WP167.3