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1、北京航空航天高校、材料力学、试验报告学号试验名称 ：弯扭组合试验姓名试验时间： 2021 年 月 日试件编号试验机编号运算机编号应变仪编号百分表编号成果试验地点：实 6-106老师年 月 日一、试验目的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位角；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、试验设备和仪器1、砝码2、电阻应变仪；3、游标卡尺；三、试件外形、尺寸、力学性能、编号；所用试验试件为空心圆轴试件；D0 38.00mm，内径 d0=36mm ， 圆管长 a=750mm, 圆轴长 b=750mm；中碳钢材料屈服极限s 360MPa，弹
2、性模量 E 206GPa，泊松比 0.28；试件照片如下所示试件示意力如下图所示100应变片a=75 0YXb=750P=80N四、试验原理和方法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位角；圆轴试件的一端固定， 另一端通过一拐臂承担集中荷载P，圆轴处于弯扭组合变外形态，某一截面上下表面微体的应力状态及应变片的位置如图二和图三所示；图一应变花示意图图二 圆轴上表面微体的应力状态图三 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 （如图一），使应变花的各应变片方向分别沿0和 45；依据平面应变状态应变分析公式：xyx22ycos 2xysin 22（ 1）可得
3、到关于 x、 y、xy 的三个线性方程组，解得：x00y45045000（ 2）由平面应变状态的主应变及其方位角公式：xy4504501xy 2222xyxy22（ 3）xytg0xyxy或 tg 20（ 4）2 xmin 2maxy xy将式（ 2）分别代入式（ 3）和式（ 4），即可得到主应变及其方位角的表达式；对于各向同性材料，应力应变关系满意广义虎克定律：E11212E21221（ 5）由式（ 2） （ 5），可得一点的主应力及其方位角的表达式为：1E2tg 2 04502 14504502E2 145020 0450002450（ 6）2 0045045000 、450 和450 的
4、测量可用 1/4 桥多点测量法同时测出（见图四）；.RiRi图四2、圆轴某一截面弯矩M的测量：轴向应力 x 仅由弯矩 M引起，故有：Mx7Wz依据广义虎克定律，可得：1xxyE（ 8）又:y09由式（ 7） （ 9）得到：ME Wzx10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 X（x00 ）； 0 的测量可用 1/4 桥接法（见图五） ，也可采纳半桥接法（见图六） ；R0R0 x 方向应变片Rt温补片R0 上R0 下图五图六3、圆轴某一截面扭矩T 的测量： 切应力 x 仅扭矩 T 引起，故有：Tx（ 11）WP依据广义虎克定律，可得：xGxyG 004545（ 1
5、2）0由式（ 11）、（ 12）可得：TG WP450450 E21WP4504513450450 的测量可用半桥接法（见图七），也可采纳全桥接法（见图八） ；上上上R-45上R45R-45R45为了尽可能减小试验误差，本试验采纳多次测量法； 所加在砝码的质量为8.15kg, 重力 P=79.87,可取 P=80N；五、试验步骤1. 设计试验所需各类数据表格；2. 测量试件尺寸；3. 拟定加载方案；4. 试验机预备、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形，然后用手预加肯定载荷，再放手，以检查应变仪是否处于正常状态；7. 进
6、行试验；将电阻应变仪清零后，加四个砝码，然后记录各通道的应变，将砝码取下，再将电阻应变仪清零，再加四个砝码，记录数据，重复三次；然后换一下组桥的方式按相同的步骤进行试验；8. 数据通过后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备；六、数据处理（ 1）试件尺寸：（ 2）1/4 桥数据及处理（单位 10-6 ）通道分组123456由公式：圆管的怎么 D0=38.00mm,内径 d0 =36.00mm；圆管长 a=750mm应,变片距固定点 c=100mm,实心圆杆长度b=750mm.1253274-4298-254-2502254275-3199-237-2473255272-3999-246-246平
7、均值254273.7-39.398.7-245.7-247.7理论值279278-7979-278-279相对误差12.2%1.5%50.2%24.9%11.6%11.2%1E4504502E2222 12 10045000450tg 2 02 00450450450450A 上点 试验值 ： 1=66.4MPa 3=-4.9MPa =20.7 理论值：弯矩 M=扭矩 T=80*0.75N*m=60N*mT=28.7MPaM=57.3MPaWpWz可算得相应主应力大小为1 =69.17MPa3 =-11.87MPa；=22.5相对误差分别为： 4%58.7% 8% A 下点（试验值） ： 1=
8、17.87MPa 3=-60.5MPa =-22.7 理论值：同上，可得1 =11.87MPa2 =-69.17MPa=-22.5 ；相对误差分别为： 50.5%12.5%0.9%（3） ）半桥数据及处理结果（单位10-6 ）试验组别2153025203506平均值518.7=259.35由公式：ME Wzx=55.945N m理论值 M=P*a=80*0.75N m=60N.m，相对误差 =0.0917（4） ）全桥数据及处理结果（单位10-6 ）试验组别4165826523671平均值660.3-45 - 45=330.167E由公式： TG WP450450 21WP450450 =56.96N m理论值 T=P*b=60Nm，相对误差 =5.1%