复杂应力电测实验

1、复杂应力实验 （薄壁圆筒的弯扭组合变形）1实验目的掌握电测应变花的运用用电测法测定平面应力状态下一点主应力的大小及方向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2实验设备弯扭组合试验装置BZ6104多功能信号采集分析仪31应变花的类型 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）常用应变化有几种类型：0、45、90度应变花0、60、120 度应变花0、90、135度应变花实验原理42结构示意图abPIII-I截面dDI-I截面受三种载荷作用D=80mmd=70mmMn=P

2、aM=PbQ=Pa=500mmb=250mm 300)mm5abPIII 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)6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)7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，

3、方向垂直于半径，大小和它到圆心的距离成正比，并且A点剪切应力最大max A8 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sxsxtxytxy9sxsxtxytxy 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 x;和扭矩产生的剪切应力txy, 前后平面只有扭矩在前后平面产生的剪切应力txy,（剪切应力互等定律） 上下平面既没有正应力s也没有剪切应力t,（因此，属于平面应力状态）3应力状态分析10sxsxtxytxyAsxsxtxytxy 逆着Z轴向下投影114主应力s 1 及s 3理论计算I-I截面

4、上的弯矩 M=PbI-I截面上的扭矩 Mn=Pa取A点为研究对象，研究其应力状态其中：sxtxysxtxy)(16)(324444dDDWdDDWnZ-=-=pp)0,=yxyyxstss带入主应力计算公式（和将125主应力s 1 及s 3电测方法 1） x 和xy 的求解 由于要求出最大主应力1和最小主应力3，必须先求出x和xy（ y =0）根据广义胡克定律有：三个方程可以求解两个未知数x和xy（ y =0）,但x ,y和 xy必须为已知。13 2） x ,y和 xy 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

5、线应变公式 ： 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 xy14 3） 求解步骤 测量 1 ， 2 和 3 算出x ,y和 xy算出x和xy（其中： y =0）要求出最大主应力1和最小主应力3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156弯矩M和扭矩MN 的测量注：x 和xy取载荷P=650N时的值代如公式16四、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，

6、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A接线柱，一端接B接线柱，B接线柱代表了通道号174、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.设置仪器参数（按“设置/退出”按钮） S1：05 S2：05 S3：2.20（1/4桥灵敏度） S6：1 S9：1（存储仪器参数） (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181、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。注意事项19实验数据（实验报告23页）材料牌号:45钢 外径D:80mm 弹性模量E：1.9-2.11011 内径D: