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 实验内容: 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 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: 由材料力学: 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Pmax<400N)，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 实验总结 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 附表2 实验数据 实验总结 1、理论计算应力 ?l? 2、实验应力 M(x)6Fx ?2 W(x)bxh ?s?E 3、理论值与实验值比较 ?= ?理-?实 ?100% ?理 4、设计宽度b=20mm等强度悬臂梁，画出梁的图形。