物理实验参考弯扭组合试验

弯扭组合试验系别精仪系班号制33姓名李加华同组人周铭、申文做实验日期2005年04月25日教师评定______________实验目的（1）熟练掌握用电测法测定复合受力条件下圆管指定截面一点应力状态的方法（2）根据理论分析的结果，正确设计布片方案。该方案既能正确分离出应力，能测量主应力与主方向（3）通过本试验提高对复杂结构进行应力测量的实验技能实验原理及内容（1）试验材料简图（忽略剪力作用）（2）截面上表面一点应力应变分析考察圆管截面上表面一点应力状态。由于竖直方向无应力存在，所以可以简化为平面应力状态分析。存在x方向的正应力与切应力应力圆如图所示。应变片布片方式如下——上表面1（90º）、2（135º）、3（0º）、4（45º），下表面5（135º）、6（0º）、7（45º）。考虑上表面测量点，由应变圆可知，，，由广义胡克定律有对于下表面测量点，正应力方向改变值为正，且应力方向不变值为负，应力圆相对纵轴翻转（3）组桥方式使用电阻应变片的目的是精确测量应变，以确定一点应力值。利用不同的组桥方式可以单独获得弯扭组合受力杆件截面上一点的正应力和切应力。单臂——通过单个应变片得到此点的应变值。从前面推到可以看出，理论上有

，，。这将由实验数据验证；半桥——测量相邻两桥臂对应方向的应变值之差

，，；对臂——测量相邻两桥臂对应方向的应变值之和

，；全桥——测量两对桥臂对应方向的应变值之差，结合前面半桥和对臂的推导结果，可知

，实验中将会应用这些组桥方式一一验证推导结果的正确性；并结合弹性模量E和材料泊松比计算应力值与主应力值。（4）实验内容利用试验杆件上已贴好的应变片，应用各种组桥方式验证理论推导的正确性，并计算弹性常数。从试验仪操作面板上调节加载速度，控制载荷大小。实验中测量加载P=50N和P=850N时应变片的两组应变值。计算时以两组应变值相减以消除仪器误差。所有以上推导中的应变、正应力、切应力变为、、。实验设备（1）电子万能试验机（2）电阻应变片（3）空心圆管试验装置一套实验数据及处理圆管外径D=37.10mm，内径d=30.84mm；横杆长l=201.0mm，测量点到圆管端部距离x=267.0mm；圆管弹性模量E=206GPa，泊松比=0.28；K仪=2.08。（1）单臂应变片123456750N5-10-1101106850N61-174-21425-1921517056-164-20325-2020516450N7-10-923107850N60-177-21621-2321316953-167-20719-26203163（2）半桥应变片3-63-62-54-72-45-750N-413-4301102850N-60139142-188-233407430138141-188-235/MPa/MPa/MPa-43.6-46.1-41.1-42.015.719.7（3）对臂应变片2+5-(4+7)2+4-(5+7)50N167196-12850N-22-144-144-169-194-143-146/MPa/MPa14.116.242.643.4（4）全桥应变片(2+5)-(4+7)(2+4)-(5+7)50N378-278850N-76-385-284/MPa/MPa15.4-42.3研究单臂测量结果，与理论预估基本吻合。由、计算泊松比相较理论值偏小。理论计算值（试验机加载载荷于两个弯扭杆件上，）对比实验数据，发现正应力的测量值于计算值比较普偏偏大。首先这可能是对试验点位置的确定出现了问题，比如x值测量偏小，导致计算值偏小。测量中选取了应变花中间空白位置中心作为试验点；然而可以确定正应力大小的0º、45º、135º应变片中心均较这个点远离圆管端部。如果选取应变片中点为试验点，根据应变片的线度，x值约偏小10mm。由此计算得。这个值与实验结果数值波动的中心值吻合较好。由实验测量值计算主应力，取全桥测量结果，所选截面上表面点的最大正应力，最大切应力。思考题（1）圆管受那些内力作用，它们沿轴线是如何分布的。答：受弯矩、扭矩和剪力作用。弯矩产生正应力和切应力流，扭矩产生间切应力，剪力产生切应力。忽略剪力作用，上表面点弯矩产生切应力为零，视作弯矩产生正应力和扭矩产生的结应力叠加作用。（2）判定危险截面和危险点，画出各危险点的应力状态图。答：危险截面在圆管基部，此处弯矩最大；危险点位于基部上下表面两点，这两点处由弯矩产生的正应力最大。应力状态图见实验原理部分。（3）测定一点应力状态时要粘贴几枚电阻片，怎样布置。答：需要三片。科学的布片方式是0º、45º、90º三个方向各布一片，方便