圆管弯扭实验

关于圆管弯扭实验实验目的1、学习电测实验的全过程。本实验从按实验要求制定贴片方案，粘贴电阻片、引线、编号到测量所贴电阻片的应变，以及用不同组桥方式分离内力的一整套实验过程都由同学自己来完成。2、学习测定一点应力状态的方法。3、学习利用各种组桥方式测量内力的方法。4、学习电阻片的粘贴方法。5、进一步熟悉电测法的基本原理与操作方法。第2页,共22页，2024年2月25日，星期天二.工程背景—车床、铣床受弯扭联合作用的构件，在工程中比比皆是。现仅举几例加以说明。1.工厂中用于机械加工的车床、铣床等主轴就是一种典型的复合受力形式，主轴的内力——弯矩、扭矩、轴力等。MkM内力图P第3页,共22页，2024年2月25日，星期天二.工程背景—汽车

2.汽车在崎岖道路上行驶时，车架处于复合受力状态下。其内力有弯矩、扭矩。第4页,共22页，2024年2月25日，星期天二.工程背景—自行车

3.自行车的拐臂，由于脚踏板的受力点与拐臂不在同一中心线上，拐臂的内力既有弯矩，又有扭矩。第5页,共22页，2024年2月25日，星期天三.理论分析及布片方案讨论

实验装置P741625圆管试件；拐臂；加力点；固定端；测量截面；电阻应变片；电阻应变仪。3第6页,共22页，2024年2月25日，星期天思考题在讨论之前请认真思考下列问题：圆管受那些内力作用，它们沿轴线是如何分布的；画出指定点A,B的应力状态图；测定一点平面应力状态时需要贴几枚电阻片，如何布置；测定弯矩、扭矩时，电阻片如何布置；如果要求用半桥、对臂、全桥分别测出指定截面的弯矩、扭矩，如何选择电阻片；选择布片位置的原则是什么；为了提高实验精度，在布片时应注意什么问题。第7页,共22页，2024年2月25日，星期天布片方案要求自己设计布片方案，该方案应满足以下要求：1.能测定一点应力状态。2.能分离出截面内力。3.用的应变片数量越少越好，包括补偿片每组只有10片应变片。第8页,共22页，2024年2月25日，星期天应力状态分析=+σxσxσxσx

xy

xy

xy

xy上表面第9页,共22页，2024年2月25日，星期天

单向压缩状态

在45º与135º上的分量σxσxσ2σ2σ2σ2σ2σ2在45º方向上的应力σ45

为在135º方向上的应力σ135

为σ2-σ2-45º135ºσxσx-σ应力圆第10页,共22页，2024年2月25日，星期天纯剪应力状态

在45º

与135º

上的分量

xy

xy

在45º方向上的应力σ45

为+

在135º方向上的应力σ135

为

—

45º135º

xy

xy

应力圆第11页,共22页，2024年2月25日，星期天各应变片内所含应变分量及方向自行分析每片应变片所含的应变分量。根据每片的应力分量，再确定组桥方案。第12页,共22页，2024年2月25日，星期天在45º斜截面上应力状态

45º135ºσ2σ2σ2σ2σ2σ2=+叠加σ2σ2σ2τ+σ2τ+τ

-σ2τ

-σ2第13页,共22页，2024年2月25日，星期天四.实验内容及要求测量表面A点的一点应力状态，求出各个应力分量，并得出主应力的大小及主方向；利用半桥、对臂、全桥等组桥方式，分别测出弯矩My与扭矩Mk各自所引起的应变值。每项测试内容的数据，需要重复加卸载两个循环以上，以保证数据稳定和可靠。要求两次的测量得到的应变差之间小于5%。第14页,共22页，2024年2月25日，星期天用广义虎克定律

计算测点的平面应力状态将测量结果代入公式，可得到第15页,共22页，2024年2月25日，星期天计算测点的主应力与主方向与轴线的夹角第16页,共22页，2024年2月25日，星期天实验原始数据测量空心圆管的内外经；测量加力点到测量截面的距离L，加力点到圆管中心的距离Lk,；初载荷P0=200N，末载荷Pn＝1200N；钢材的弹性模量E＝2.06×105MPa；钢材的泊松系数＝0.28；电阻片灵敏系数K片＝2.08；设电阻应变仪灵敏系数K仪＝2.08；试验机加载速度2mm/min。第17页,共22页，2024年2月25日，星期天实验报告要求将各类原始数据整理成表格；根据所测应变值计算一点应力状态；计算主应力σ1，σ2及主方向θ并与理论值比较，计算相对误差；根据各种组桥方式测出的应变，计算出弯矩与扭矩，并与理论值比较，计算误差（建立Mi=f(ε)）；对测量结果进行分析讨论，分析误差来源，比较各种组桥方式的利弊；根据本实验的目的与要求提出自己的布片方案（用最少的应变片）；体会与收获。第18页,共22页，2024年2月25日，星期天应知道—课后的几个思考题本次实验课完成后，应知道：

外力如何简化到测量截面上；如何测一点应力状态；如何分离内力；使用电桥的目的；在哪个方向上正应力最大；在某个方向上正应力为零，那该方向上的正应变也为零吗？剪应变如何测，ε90？剪应变在哪个方向上引起的线应变最大;

剪力如何得到，Q对XY平面产生何影响？第19页,共22页，2024年2月25日，星期天附1/4桥测量的操作步骤按顺序将试件上粘贴的各个应变片（工作片）接到每个通道的AB接线端上，BB’为短接状态；将温度补偿片接到公共端；运行软件或按‘联机键’，自动检测联机状态；在参数设置界面，设置各测量点连接形式为应变1-1和设置各测量点灵敏系数等参数；在初始载荷时先在自动平衡状态按‘自动平衡’，显示测量的自动平衡结果；然后转到试采样状态，按‘开始测量键’采样一次，显示初始值，检查测量数据有无问题；正式实验时转到扫描采样状态，在初始载荷下按‘扫描采样’采样一次，显示初始值；在加载过程中，达到每个预定的载荷时，按‘扫描采样’进行一次采样；实验完成后，打印或拷贝数据。第20页,共22页，2024年2月