复杂应力实验PPT学习教案

1、会计学1复杂应力实验复杂应力实验三、试验原理三、试验原理1应变片的类型应变片的类型 应变片可以测量一个方向上的线应变，那么要测量多个方向上的应变就必须使用应变化，所谓应变化，实际就是多个应变片的组合（把它们同时贴在一个基底上）常用应变片有几种类型：0、45、90度应变花0、60、120 度应变花0、90、135度应变花第1页/共19页2结构示意图结构示意图abPIII- -I截面截面dDI- -I截面受三种载荷作用截面受三种载荷作用D=80mmD=80mmd=70mmd=70mmMn=PaM=PbQ=Pa=500mma=500mmb=250mmb=250mm 300)mm 300)mm第2页/

2、共19页abPIII II I第一步：将载荷P向II-II截面简化PIII II IMnIIIIII截面III：载荷P截面II：载荷P扭矩Mn(Pa)第3页/共19页第二步：将载荷P由II-II截面向I-I截面简化PIII II IMnPIIMnM截面II：载荷P扭矩Mn(Pa)截面I：载荷P扭矩Mn(Pa)弯矩M（Pb)第4页/共19页因此，截面I-I上一点A，受到弯矩M、扭矩Mn和剪力P三种作用 第一，弯矩 弯矩M在截面上产生垂直于截面的正应力，中性层之上为拉应力，中性层之下为压应力，并切A点拉应力最大max A 第二，扭矩 扭矩Mn在截面上产生平行于截面的剪应力，方向垂直于半径，大小和它

3、到圆心的距离成正比，并且A点剪切应力最大max A第5页/共19页 第三，剪力 剪力P在截面上产生平行于截面的剪切应力，由于A点处在空心圆筒的顶端且是边缘点，因此剪力P在A点没有剪切应力s sxs sxt txyt txy第6页/共19页s sxs sxt txyt txy 取A点处的一个单元体来分析其应力状态 左右平面有弯矩产生正应力s s x;和扭矩产生的剪切应力t txy,xy, 前后平面只有扭矩在前后平面产生的剪切应力t txy,xy,（剪切应力互等定律） 上下平面既没有正应力s s也没有剪切应力t t, ,（因此，属于平面应力状态）3应力状态分析应力状态分析第7页/共19页s sxs

4、 sxt txyt txyAs sxs sxt txyt txy 逆着Z轴向下投影第8页/共19页4主应力主应力s s 1 1 及及s s 3 3理论计算理论计算I-I截面上的弯矩 M=PbI-I截面上的扭矩 Mn=Pa取A点为研究对象，研究其应力状态XynnnXZZWPaWMWPbWMttssmaxmax其中：)(16)(324444dDDWdDDWnZ231)2(2xyyxyxtssssss最小主应力最大主应力s sxt txys sxt txy)0,yxyyxstss带入主应力计算公式（和将第9页/共19页5主应力主应力s s 1 1 及及s s 3 3电测方法电测方法 1） s sx

5、和和t txy 的求解的求解 由于要求出最大主应力s1和最小主应力s3，必须先求出sx和txy（ sy =0）根据广义胡克定律有：xyxyxyxyxyxyyxxyxxGGuEuEEuEttssssss11)(1)(11)(1即即即 三个方程可以求解两个未知数sx和txy（ sy =0）,但x ,y和 xy必须为已知。2231)2(2xyyxyxtssssss最小主应力最大主应力第10页/共19页 2） x , y和和 xy 的求解的求解 由于应变片只能测量某一个方向的线应变， 而不能测量角应变 ，因此，必须借助任意角度线应变公式转换 根据任意角度方向上的线应变公式 ：2sin22cos22xy

6、yxyx 由于求解三个未知数x ,y和 xy，需要三个方程，因此，必须建立三个联系方程进行求解，可令=0，45，90度（0，60，120度）（0，90，135度） 这样只要测量三个方向上的线应变，带入公式就可以得到x ,y和 xy第11页/共19页 3） 求解步骤求解步骤 测量 1 ， 2 和 3 算出x ,y和 xy算出sx和txy（其中： sy =0）要求出最大主应力s1和最小主应力s3测量角度的选择应注意： a.角度应该取得比较特殊 b.考虑市场上是否有这样的应变花第12页/共19页6弯矩弯矩M和扭矩和扭矩MN 的测量的测量xynNXZWMWMts注：注：s sx 和和t txy取载荷P

7、=650N时的值代如公式第13页/共19页四、步骤四、步骤1、连接工作片（观察使用的通道号），由于只有三个工作应变片， 因此，只有要三个惠斯登电桥R2UACAADBBDCCR1R3UBDUBDR3R4R4桥每通道独立补偿R1ABR1ABR1AB 由于仪器每个通道（惠斯登电桥）的A接线柱内部连通，因此，可以转换为下图R1BABB 因此，工作片一端接因此，工作片一端接A接线柱，一端接接线柱，一端接B接线柱，接线柱，B接线柱代表了通道号接线柱代表了通道号第14页/共19页4、加载，第一次加150N，每次增加100N，总共加到650N （最大的砝码100N，其次分别是50N，20N，10N）2.设置仪

8、器参数（按“设置/退出”按钮） S1：0505 S2：0505 S3：（1/4桥灵敏度） S6：1 1 S9：1（存储仪器参数） ( (本次实验不需要调整参数）本次实验不需要调整参数）3.加载前，按“平衡”按钮，对5个通道进行初始回零5.加载后，按“手动”按钮，对所测通道进行读书、纪录第15页/共19页五、注意事项五、注意事项1、加砝码要注意轻拿轻放，避免冲击，摇晃2、是在加所有砝码之前进行调“平衡”3、信号采集分析仪显示的通道号（数码管显示的左边数据）与所测应变片的方向没有对应关系。第16页/共19页六、实验数据六、实验数据（实验报告（实验报告23页）页）材料牌号:45钢 外径D:80mm 弹性模量E：1011 内径D:70mm 泊松比U:0.284 灵敏系数力臂a:500mm 电阻值：120欧悬臂b:300mm(250mm) 计算弯矩和扭矩时的载荷取P=650