载荷识别2014年

1、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：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图图3 3、大型曲轴、大型曲轴图图4 4、曲轴承受、曲轴承受弯扭弯扭组合变形组合变形二、实验目的：二、实验目的：1 1、通过应力应变状态分析，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

2、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 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

3、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。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） 31241234()4BDRRRRUURRRR)(44321KU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iiRLRL其中（）构件构件应变片应变片R2R3R4

4、FFR1BADCUR1R2R3R4BDU正正负负六、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未知载荷未知载荷 F=F=？(N)(N)布片位置和方位布片位置和方位A AB B管轴线方向管轴线方向AR045AR00AR045BR045BR00BR045 测点测点A A测点测点B BIIDdA AB B装置参数：装置参数：Fa ab bA AB BX轴轴七、实验原理：七、实验原理：1、测点、测点

5、A和和B处的应力状态处的应力状态s ss st tt tAbbZMMFbWsaaTTTFaWt+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应力A1s3stAxsxs+=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Bxsxss ss st tt tBtAtt=AxstxstBxstxstB1s3sttBtt2 2、测点处的应力分布及简图、测点处的应力分布及简图F FT 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tAB八

6、、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：610?()2zEWFNb仪BBR045BR00BR045xsAAR045AR00AR045xsxsA AB BC CD DAR0固定电阻固定电阻BR00000000000000=()=()2ABABABRRURR 仪) 1.(0sE)2.(zWMs)3.(bFM0.(4)2仪由材料力学理论知：由材料力学理论知：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：AA45AA4-45-455RRuRRMM()()()2TTT4454545512AAR045AR00AR045xsxsA

7、A1312两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02145 AR045AR045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：TT=G.(1)；=.(2)WEG =.(3);T = Fa.(4)2(1+)未知载荷：未知载荷：12仪max31tss31仪13121312)sin()(F2 1+?()TEWN仪（）a=仪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：AA45AA4-45-455RRuRRMM()( )( )2 TTT4454545152AAR045AR00AR045xsxsA A1312两线应变之

8、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02145 AR045AR045由扭转理论知由扭转理论知：由材料力学理论知：由材料力学理论知：TT = G.(1)； =.(2)WEG =.(3);T = Fa.(4)2(1+)未知载荷：未知载荷：12仪max31tss31由广义虎克定律知由广义虎克定律知：)(1)(1)(1213313223211sssssssssEEE=仪?()FN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 M1/41/4桥桥半桥半桥扭扭 矩矩半桥半桥全桥全桥九、实

9、验数据记录表：九、实验数据记录表： 十、接线示意图十、接线示意图：导线接线住导线接线住12345DH3818静态应变仪静态应变仪6781/4 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12345678910确认确认退格退格设置设置平衡平衡短接片短接片ABCD测点测点A AA0RA450RA450R 测点测点B BB0RB450RB450R 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应变A450R A AB BC CD DA450R全桥全桥连接测连接测扭矩扭矩应变应变A AB BC CD DA450R A4

10、50RB450R B450R半桥半桥连接测连接测弯矩弯矩应变应变A0RA AB BC CD DB0R十一、组桥接线图：十一、组桥接线图：A AB BC CD DAR0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 BA0RA450RA450R B0RB450RB450R 管轴线方向管轴线方向十二、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 5、仪器设