弯扭组合实验实验报告

乐享科技弯扭组合实验实验报告经营管理乐享实验二弯扭组合试验一、实验目的1．用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方向角；2．测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩；3．学习电阻应变花的应用。二、实验设备和仪器1．微机控制电子全能试验机；2．电阻应变仪；3．游标卡尺。三、试验试件及装置弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D0＝42mm，壁厚t=3mm，l1=200mm，l2=240mm（如图二所示）；中碳钢资料信服极限s＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.28。图一实验装置图四、实验原理和方法图三应变花表示图1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方向角；圆轴试件的一端固定，另一端经过一拐臂承受集中荷载P，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所示。xxxx图四圆轴上表面微体的应力状态图五圆轴下表面微体的应力状态在圆轴某一横截面A－B的上、下两点贴三轴应变花（如图三），使应变花的各应变片方向分别沿0°和±45°。依照平面应变状态应变解析公式：xyxycos2xysin2（1）222可获取关于εx、εy、γxy的三个线性方程组，解得：x00y45045000（2）xy450450由平面应变状态的主应变及其方向角公式：221xyxyxy（3）222tg0xyxmin)2(2(

2xy或tg2xymaxy)0（4）xy将式（2）分别代入式（3）和式（4），即可获取主应变及其方向角的表达式。关于各向同性资料，应力应变关系满足广义虎克定律：E11212（5）E22112由式（2）~（5），可得一点的主应力及其方向角的表达式为：1E4504502E22221210045000450（6）tg2045045020045045000、450和450的测量可用1/4桥多点测量法同时测出（见图六）。Ri、圆轴某一截面弯矩轴向应力x仅由弯矩M引起，故有：Ri依照广义虎克定律，可得：图六x又:y0由式（7）~（9）获取：

M(7)W1(xy)（8）E(9)MEWzx(10)以某截面上应力最大的上点或下点作为测量点。测出X方向应变片的应变值εX（x00）。ε0的测量可用1/4桥接法（见图七），也可采用半桥接法（见图八）。R0R0上R下03、圆轴某一截面扭矩T的测量：切应力τx仅扭矩T引起，故有：Tx（11）R0——x方向应变片Rt——温补片WP依照广义虎克定律，可得：图七图八xGxyG(450450)（12）由式（11）、（12）可得：TGWP(450450)E(450450)(13)WP2(1)(00)的测量可用半桥接法（见图七），也可采用全桥接法（见图八）。4545上上R45R-45R上R45上P0=500N，Pmax=1500N，-45P=1000N，N=4。五、实验步骤R45下R-45下1．设计实验所需各种数据表格；2．测量试件尺寸；图七图八测量三次，取其平均值作为实验值。3．拟订加载方案；4．试验机准备、试件安装和仪器调整；5．确定各项要求的组桥方式、接线和设置应变仪参数；6．检查及试车；检查以上步骤完成情况，尔后预加必然载荷，再卸载至初载荷以下，以检查试验机及应变仪可否处于正常状态。7．进行试验；将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。重复加载，每重复一次，记录一次应变仪的读数。实验最少重复四次，若是数据牢固，重复性好即可。8．数据通过后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。六、试验结果办理1、原始数据列表并计算各测量值的平均值组桥1/4桥半桥全桥方式测量12345611所用的通道应变上上00上下下下片位45045045000450置理论-60+348+311-311-348+60+696+740应变值实第-88+332+320-305-319+69+644+784际一测组量第-86+333+321-298-309+74+646+783值二组第-84+333+321-297-308+76+650+783三组平均-86+332.67+320.67-300-312+73+646.67+783.33值2.计算实验点的主应力大小和其方向角，并与理论值(按名义尺寸计算)进行比较由公式：可计算值：上1}210109（320.67-86）106上2（1-0.28）2故有：1092210226（1+0.28）（332.67+86）（）102可计算值:同理:下121010962210109226故有:}（-300+73）10（1+0.28）（-312-73）（-312+300）10下2（1-0.28）22下面将理论应变值代入求解理论值:3、计算圆轴上贴有应变片截面上的弯矩依照公式：而从理论值来看：4、计算圆轴上贴有应变片截面上的扭矩依照公式：TEWP(450450)均2(1)可以获取T210109160.0423(1(36)4)(783.33)106215.10Nm2(10.28)422而从理论值来看：七、误差解析1、数据定量解析1）、主应力与主平面方向角相对误差解析2）、将上述M的计算值与Pl2的值进行比较，并解析其误差3）、将上述T的计算值与Pl1的值进行比较，并解析其误差2、定性解析由前面的误差计算可以看出，实验结果与真值比较凑近，但是上表面的误差相比较下表面大，产生较大实验误差的原因可以归纳为：（1）、接线接头处接触电阻对实验结果的影响，有些线可能没有接好也许接的太松，从而引入较大的接触电阻，而且有些线拆了后又再接上去，接触电阻前后不一样样也会造成相应的误差；2）、应变片在黏贴时候产生的弊端对测量产生较大影响，由于我们在进行实验的过程中，发现我们的测量结果比理论值素来偏大，而且数据的牢固性素来比较好，老师检查时候说数据牢固性好说明实验自己的步骤没有问题，应该是在贴应变片的时候应变片贴的不是很标准；3）、在清零的过程中由于数据变动对实验结果产生较大的影响；4）、卸载及再加载的过程中由于速度过快，没有足够的时间使数据牢固下来可能就读数了；（5）、本实验在实验前并没有再次进行轴的相关尺寸的测量，而是沿用了一直的标准数据，实质尺寸可能与标准尺寸有出入，从而造成实验结果的计算误差；（6）资料自己的质量分布以及弊端对实验也会造成必然的影响。八、实验感想与实验改进建议此次做的实验名称是《弯扭组合实验》。资料力学实验是资料力学学习的基础与深入，在其中要用到很多课堂上所学到的理论知识与结果，是将自己所学到的知识付诸实践的一种形式。在力学实验中，影响实验的因素很多，产生误差的原因也千头万绪，要求我们有一颗慎重的心，严格控制好实验条件等多种路子，以最正确的试验方式表现力学现象，考验了我们实质着手能力和解析解决问题的能力。资料力学实验有必然的复杂性，为了在规定的时间内完成老师所要求的实验内容，达到优异的实验结果，需要课前认真的预习，因此在课前，我认真预习了实验讲义上提到的相关步骤与注意事项，认识了仪器的工作原理、性能、正确的操作步骤与各种桥路的接法及其电路原理，写好了实验预习报告。预习是实验前面必定要完成的工作，但是工作的重点还是在实验过程中。我在做实验的过程中，格外小心，由于我们所用的全能试验机是一种比较精确地仪器，稍微不注意就会使得机器所施加的力高出我们的预期要求。我感觉是要过程中老师的指导是必不可以少的，在本次试验中，老师给了我们三个她要求检查的地方（三种桥路所测得三种数值），经过老师在实验过程中的检查，可以使我意识到我的实验可否在一路正确的进行下去。在读数的过程中必然要小心，由于数据拥有变动性，不要马虎了事，必然要等数据牢固后在进行读数、这样才可以保证我们所测量的数据的精确性。试验完成后，要认真清理试验台，把所有的仪器恢复到位。在实验完成后，我认真的办理了实验数据。实验数据是定量解析的依照，是研究、考据力学规律的第一手资料。本次试验我进一步学习了用电脑办理实验数据，刚开始我还不是很