复杂应力实验

1、复杂应力实验 第1页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二三、试验原理1应变花的类型薄壁圆筒的弯扭组合变形 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度应变花第2页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二2结构示意图abPIII-I截面dDI-I截面受三种载荷作用D=80mmd=70mmMn=PaM=PbQ=Pa=500mmb=250mm 300)mm薄壁圆筒的弯扭组合变形第3

2、页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二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)薄壁圆筒的弯扭组合变形第4页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二第二步：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)薄壁圆筒的弯扭组合变形第5页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二因此，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

3、 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，大小和它到圆心的距离成正比，并且A点剪切应力最大max A薄壁圆筒的弯扭组合变形第6页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二 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sxsxtxytxy薄壁圆筒的弯扭组合变形第7页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二sxsxtxytxy 取A点处的一个单元体来分析其应力状

4、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应力状态分析薄壁圆筒的弯扭组合变形第8页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二sxsxtxytxyAsxsxtxytxy 逆着Z轴向下投影薄壁圆筒的弯扭组合变形第9页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二4主应力s 1 及s 3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，研究其应力状态其中：薄壁圆筒的弯扭组合变形sxt

5、xysxtxy第10页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二5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。薄壁圆筒的弯扭组合变形第11页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二 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线应变公式 ： 由于求解三个未知数x ,y和 xy，

6、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薄壁圆筒的弯扭组合变形第12页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二 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薄壁圆筒的弯扭组合变形第13页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二6弯矩M和扭矩MN 的测量注：x

7、和xy取载荷P=650N时的值代如公式薄壁圆筒的弯扭组合变形第14页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二四、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薄壁圆筒的弯扭组合变形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第15页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二4、加载，第一次加150N，每次增加100N，

8、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、纪录第16页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二五、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”薄壁圆筒的弯扭组合变形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17页，共19页，2022年，5月20日，13点25分，星期二六、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：1011 内径D:70mm 泊松比U:0.284 灵敏系数K：2.20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=650N（实验报告25页，中间的表） 薄壁圆筒的弯扭组合变形第18页，共19页，202