工程力学实验报告薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定,误差的主要原因

工程力学实验报告薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定,误差的主要原因 工程力学实验报告薄壁圆筒在弯扭组合 变形下主应力测定,误差的主要原因 实验力学实验报告 实验力学实验报告 姓 名:耿臻岑 学 号:130875 指导老师:郭应征 实验一 薄壁圆管弯扭组合应力测定实验 一、实验目的 1、用应变花测定薄壁圆管在弯扭条件下一点处的主应力和主方向 2、测定薄壁圆管在弯扭组合条件下的弯矩、扭矩和剪力等内力 3、进一步熟悉和掌握不同的桥路接线方法 4、 初步了解在组合变形情况下测量某一内力对应应变的方法 二、实验设备 1、电阻应变仪YJ-28 2、薄壁圆管弯扭组合装置，见图1-1 本次实验以铝合金薄壁圆管EC为测试对象，圆管一段固定，另一端连接与之垂直的伸臂AC，通过旋转家里手柄将集中荷载施加在伸臂的另一端，由力传 感器测出力的大小。荷载作用在伸臂外端，其作用点距圆通形心为b，圆通在荷载F作用下发生弯扭组合变形。要测取圆筒上B截面(它到荷载F作用面距离为L)处各测点的主应力大小和方向。试样弹性模量E=72GPa，泊松比μ=0.33，详细尺寸如表1-1 图1-1 薄壁圆筒弯扭组合装置 三、实验原理 1、确定主应力和主方向 平面应力状态下任一点的应力有三个未知数(主应力大小及方向)。应用电阻应变仪应变花可测的一点沿不同方向的三个应变值，如图1-2所示的三个方向已知的应变。根据这三个应变值可以计算出主应变的大小和方向。因而主应力的方向 也可确定(与主应变方向重合) ?x??0? ?y??45???45??0 ? ? ? ?xy???45??45 ? ? ?1,2? ?45???45 ? ? 2 ?? ? ? ? ?45???45 tan2?0? 2?0??45???45 E ??1???2?1??2 E ?2???2???1? 1??2 ?1? 图1-2 应变花示意图图1-3 B、D点 贴片位置示意图 2、测定弯矩 在靠近固定端的下表面D上，粘一 个与点B相同的应变花，如图1-3所示。 将B点的应变片和D点的应变片，采用 双臂测量接线法(自补偿半桥接线法)，得: ?r???0??T?????0??T??2?0??E?0? M? E?r 2 E??D4?d4?64D ?r 图1-4 测点A贴片位置示意图 3、测定扭矩 当圆管受扭转时，A点的应变片和C点的应变片中45?和-45?都沿主应力方向，示意图如图1-4，但两点的主应力大小却不相同，由于圆管是薄壁结构，不能忽略由剪力产生的弯曲切应力。A点的应变片扭转切应力与弯曲切应力的方向相 同，故切应力相加;C点的应变片扭转切应力与弯曲切应力的方向相反，故切应力相减。由应力-应变关系(按四臂测量接线法)可以得到: E ?T?? 41?? 44 ??D?d?E? T?41??16D4、测定剪力 原理与测扭矩相同，也采用A、C点的应变片，由应力-应变关系得到: ?Q? Q? E ? 41??E??r2?R0t 41??2 四、实验数据 1、A点的主应力测量 2、C点的主应力测量 3、测定弯矩、扭矩和剪力 五、实验数据处理 篇二:实验四 薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定 实验四 薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定 实验: 构件在弯扭组合作用下，根据强度理论，其强度条件是?r????。计算当量应力?r，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: 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 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?、0?和45?三个方向的线应变??45?、 ?0、?45。 ? ? 应变花的粘贴示意图 实验装置示意图 关键技术分析: 由材料力学公式: 得 从以上三式解得 主应变 根据广义胡克定律 1、实验得主应力 ___?1实?E(?45???45)大小 ?? ?2实?2(1??)? ? ______ 方向 tg2?0实?(?45???? 2、理论计算主应力 ______ ? 45 )/?(2??????045? ______ ? 45) 3、误差 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。先选取适当的初载荷P0(一般取Po=lO,Pmax左右)。估算Pmax(该实验载荷范围Pmax400N)，分4,6级加载。 3(根据加载方案，调整好实验加载装置。 4(加载。均匀缓慢加载至初载荷Po，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由端和力臂。 附表1 (试件相关数据 ) 实验结果处理 弯扭实验数据表格 实验 实验得主应力 ?1实?E(?45???45) ?? ?2实?2(1??)? ? ______ 实验六 等强度梁弯曲试验 实验内容: 一般情况下，梁内不同横截面的弯矩不同。因而在按最大弯矩所设计的等截面梁中，除最大弯矩所在截面，其余截面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，理想的变截面梁，是使所有横截面上的最大弯曲正应力均等于许用应力，即要求 ?max? M(x) ???? W(x)M(x) 由此得抗弯截面系数: W(x)? ?根据W(x)设计梁的截面，各个横截面具有同样强度，这种梁称为等强度梁。 实验目的与要求: (1)测定梁上下表面的应力，验证梁的弯曲理论。 (2)设计宽度不变、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，梁弯曲时，同一截面上表面产生压应变，下表面产生拉应变，上下表面产生的拉压应变绝对值相等。计算公式 ?? 6Fx Ebxh2 式中: F一梁上所加的载荷; x一载荷作用点到测试点的距离;E一弹性模量;bx一梁的宽度; h一梁的厚度 在梁的上下表面分别粘贴上应变片 R1、R2;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。 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 根据梁弯曲正应力的计算公式:?l? M(x)6Fx ? W(x)bxh2 根据胡克定律得梁表面各点的应变:?s?E 理论值与实验值比较:?= ?理-?实 ?100% ?理 6Fx ?lb 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P0(一般取Po=10,Pmax左右)，估算最大载荷Pmax(该实验载荷范围?100N)，一般分4,6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，调整好仪器，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P0。记下各点应变片的初读数或应变与加载力同时清零;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 篇三:弯扭组合实验报告 薄壁圆筒在弯曲和扭转组合变形下的主应力测试实验 实验目的: (1)了解在弯曲和扭转组合变形情况下的测试方法 (2)测定薄壁圆筒试件在弯曲和扭转组合受力情况下，试件表面某 点的正应力，并与理论值比较。 实验仪器: XL3418材料力学多功能试验台;测力仪;静力电阻应变仪。 实验原理: 薄壁圆筒受弯曲和扭转组合作用，使圆筒的m点处于平面应力状态如图1所示。在m点单元体上有弯矩引起来的正应力?x，和由扭矩引起来的剪应力?n。主应力是一对拉应力?1和一对压 应力?3。 ?1?x?理论值计算: ? ?32 tg2?0? ?2?n ?x 4 ?D3??d??M ?x? Wz??1???? M??P?L 32?Wz???D??4?D3??d??T ?n? WT??1???? T??P?a 16?WT ??D??? 实验值计算: ?1E(?45???45)??32(1??)? ? tg2?0? (?45???-45?)(2?0???45???-45? ) 图1圆筒m点的应力状况