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1、实验四薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定 实验内容：构件在弯扭组合作用下，根据强度理论，其强度条件是 b,50。计算当量 应力込，首先要确定主应力，而主应力的方向是未知的，所以不能直接测量主 应力。通过测定三个不同方向的应变，计算主应变，最后计算出主应力的大小和 方向。本实验测定应变的三个方向分别是-45。、0。和 45。实验目的与要求：1、用电法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向 2、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会 1/4 桥法测应变的实验方法 设计思路：为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶 B 点、管底 D 点 各粘贴一个 45。应变花，测得圆管顶 B 点的-45%
2、0和 45。三个方向的线应变一、应变花的粘贴示意图 关键技术分析:山材料力学公式:6 4 习”*=八 密二一 2-r 从以上三式解得 主应变、八T tan2a0=-sx 一：拉力 P 实验装置示意图 根据广义胡克定律 1、实验得主应力 :折 匸；+4 f）说 3 M+厂）=（z 7F77）3、误差 相对误走：？=xlOO%xlOO%弧 。炫吩 实验过程 1.测量试件尺寸、力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。附表 1 2.拟定加载方案。先选取适当的初载荷 P（）（般取 Po=lO%Pmax 左右）。估算 Pmax（该实验载荷范围 Pmax400N）,分 46 级加载。3.根据加载方案，
3、调整好实验加载装置。4.加载。均匀缓慢加载至初载荷 P。，记下各点应变的初始读数；然后分级 等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载 荷。实验至少重复两次。5.作完试验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场,将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。6实验装置中，圆筒的管壁很薄，为避免损坏装置，注意切勿超载，不能用 力扳动圆筒的自山端和力臂。大小 方向 2、理论计算主应力/g2a咲=（绪+匚）/（2命_4；_匚）7-市（D V2E 一 2(1+“)tan2a0 量应力込首先要确定主应力而主应力的方向是未知的所以不能直接测量主应力通过测定三个
4、不同方向的应变计算主应变最后计算出主应力的大小和方向本实验测定应变的三个方向分别是和实验目的与要求用电法测定平面应力状态下力大小和方向在圆管某一截面的管顶点管底点各粘贴一个应变花测得圆管顶点的和三个方向的线应变一拉力应变花的粘贴示意图实验装置示意图关键技术分析山材料力学公八密二一习从以上三解得主应变八一根据广义胡克定律实验和测点距力臂的距离确定试件有关参数附表拟定加载方案先选取适当的初载荷般取左右估算该实验载荷范围分级加载根据加载方案调整好实验加载装置加载均匀缓慢加载至初载荷记下各点应变的初始读数然后分级等增量加载每增加附表 1（试件相关数据）圆筒的尺寸和有关参数 计算长度 L=300 mm
5、弹性模量 E=70 GPa 外经 D=巾 39.9mm 泊松比 P=0.33 内径 d=34.4 mm 1 扇臂长度 a=250 mm 实验结果处理 载荷 B D-45(R.)(T(Rz)45，(RJ-45，(RJ 0，(RQ 45，(RJ p(N)AP(N)E pe)Ae（H）e(M)Ae（肖）(M)AC(M)e(M)(M)(g)(M)(M)A 3)100 200 300 400 均 3)实验总结 实验得主应力 相对误走：0=G*Clsi 论 xlOO%e _ 6 滞！一 6 玄论 xlOO%0应 巴打+匚)土迈E rp 2(1-/)一 2(1+“汕 45)2 严,=士 忌+%:）=*W 士
6、 如+厂）2卞 Q+Jr 十Q*)量应力込首先要确定主应力而主应力的方向是未知的所以不能直接测量主应力通过测定三个不同方向的应变计算主应变最后计算出主应力的大小和方向本实验测定应变的三个方向分别是和实验目的与要求用电法测定平面应力状态下力大小和方向在圆管某一截面的管顶点管底点各粘贴一个应变花测得圆管顶点的和三个方向的线应变一拉力应变花的粘贴示意图实验装置示意图关键技术分析山材料力学公八密二一习从以上三解得主应变八一根据广义胡克定律实验和测点距力臂的距离确定试件有关参数附表拟定加载方案先选取适当的初载荷般取左右估算该实验载荷范围分级加载根据加载方案调整好实验加载装置加载均匀缓慢加载至初载荷记下各
7、点应变的初始读数然后分级等增量加载每增加实验六等强度梁弯曲试验 实验内容:一般情况下，梁内不同横截而的弯矩不同。因而在按最大弯矩所设计的等截面梁中除 最大弯矩所在截而，苴余截而的材料强度均未得到充分利用。因此，在工程中，常根据弯矩 沿梁轴的变化情况，将梁也相应设计成变截面的。从弯曲角度考虑，理想的变截而梁，是使 所有横截而上的最大弯曲正应力均等于许用应力，即要求 由此得抗弯截而系数:根据 W（x）设计梁的截而，各个横截而具有同样强度，这种梁称为等强度梁。实验目的与要求：（1）测泄梁上下表而的应力，验证梁的弯曲理论。（2）设汁宽度不变、高度变化的等强度悬臂梁。设计思路：将试件固定在实验台架上，梁
8、弯曲时，同一截而上表而产生压应变，下表而产生拉应变,上下表而产生的拉压应变绝对值相等。计算公式 6Fx Eb 式中：F梁上所加的载荷；x 载荷作用点到测试点的距离;E揮性模量;b:梁的 宽度；h梁的厚度 在梁的上下表面分別粘贴上应变片 R、R：如图 6-1所示，当对梁施加载荷 P 时，梁产 生弯曲变形，在梁内引起应力。量应力込首先要确定主应力而主应力的方向是未知的所以不能直接测量主应力通过测定三个不同方向的应变计算主应变最后计算出主应力的大小和方向本实验测定应变的三个方向分别是和实验目的与要求用电法测定平面应力状态下力大小和方向在圆管某一截面的管顶点管底点各粘贴一个应变花测得圆管顶点的和三个方
9、向的线应变一拉力应变花的粘贴示意图实验装置示意图关键技术分析山材料力学公八密二一习从以上三解得主应变八一根据广义胡克定律实验和测点距力臂的距离确定试件有关参数附表拟定加载方案先选取适当的初载荷般取左右估算该实验载荷范围分级加载根据加载方案调整好实验加载装置加载均匀缓慢加载至初载荷记下各点应变的初始读数然后分级等增量加载每增加 图 6-1等强度梁外形图及布片图 关键技术分析:梁任意截面上的弯矩：M(x)=Fx 根据胡克左律得梁表而冷点的应变：6=EW 理论值与实验值比较：6=xlOO%b 理 如果截面宽度 b 沿梁轴保持不变，得截面高度为：h(x)=实验过程 1 拟定加载方案。选取适当的初载荷
10、P。(一般取 PF10%Pmax 左右)，估算最大载荷 Pmax(该实验载荷范用 W100N),般分 46 级加载。2.实验采用多点测量中半桥单臂公共补偿接线法。将悬臂梁上两点应变片按序号接到 电阻应变仪测试通道上，温度补偿片接电阻应变仪公共补偿端。3.按实验要求接好线，凋整好仪器，检查整个系统是否处于正常工作状态。4.实验加载，旋转手轮向拉的方向加载。要均匀慢速加载至初载荷P”记下各点应变 片的初读数或应变与加载力同时淸零：然后逐级加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻 应变仪的的读数，直到最终载荷。实验至少重复三次。附表 1 试件相关数据 根据梁弯曲正应力的汁算公式:M(x)_ 6Fx 量
11、应力込首先要确定主应力而主应力的方向是未知的所以不能直接测量主应力通过测定三个不同方向的应变计算主应变最后计算出主应力的大小和方向本实验测定应变的三个方向分别是和实验目的与要求用电法测定平面应力状态下力大小和方向在圆管某一截面的管顶点管底点各粘贴一个应变花测得圆管顶点的和三个方向的线应变一拉力应变花的粘贴示意图实验装置示意图关键技术分析山材料力学公八密二一习从以上三解得主应变八一根据广义胡克定律实验和测点距力臂的距离确定试件有关参数附表拟定加载方案先选取适当的初载荷般取左右估算该实验载荷范围分级加载根据加载方案调整好实验加载装置加载均匀缓慢加载至初载荷记下各点应变的初始读数然后分级等增量加载每
12、增加梁的尺寸和有关参数 梁的高度 h=8mm 测试点的宽度 b*=mm 载荷作用点到固定点距离 x=285mm 弹性模量 E=206Gpa 泊松比 u 二 0 28 附表 2 实验数据 载荷(N)p AP 应变仪 读数 i i 平均值 Rs t:T：均值&3 3 平均值 Rd i 平均值 实验总结 1、理论计算应力 M(x)_6&a,W(x)b 2、实验应力 3、理论值与实验值比较 量应力込首先要确定主应力而主应力的方向是未知的所以不能直接测量主应力通过测定三个不同方向的应变计算主应变最后计算出主应力的大小和方向本实验测定应变的三个方向分别是和实验目的与要求用电法测定平面应力状态下力大小和方向
13、在圆管某一截面的管顶点管底点各粘贴一个应变花测得圆管顶点的和三个方向的线应变一拉力应变花的粘贴示意图实验装置示意图关键技术分析山材料力学公八密二一习从以上三解得主应变八一根据广义胡克定律实验和测点距力臂的距离确定试件有关参数附表拟定加载方案先选取适当的初载荷般取左右估算该实验载荷范围分级加载根据加载方案调整好实验加载装置加载均匀缓慢加载至初载荷记下各点应变的初始读数然后分级等增量加载每增加 4、设计宽度 b 二 20mm 等强度悬臂梁，画出梁的图形。量应力込首先要确定主应力而主应力的方向是未知的所以不能直接测量主应力通过测定三个不同方向的应变计算主应变最后计算出主应力的大小和方向本实验测定应变的三个方向分别是和实验目的与要求用电法测定平面应力状态下力大小和方向在圆管某一截面的管顶点管底点各粘贴一个应变花测得圆管顶点的和三个方向的线应变一拉力应变花的粘贴示意图实验装置示意图关键技术分析山材料力学公八密二一习从以上三解得主应变八一根据广义胡克定律实验和测点距力臂的距离确定试件有关参数附表拟定加载方案先选取适当的初载荷般取左右估算该实验载荷范围分级加载根据加载方案调整好实验加载装置加载均匀缓慢加载至初载荷记下各点应变的初始读数然后分级等增量加载每增加