弯扭组合变形实验报告
学院 系 专业 班 试验日期
姓名 学号 同组者姓名
一、 实验目的
二、 实验设备
仪器名称及型号 精度
弯扭组合实验装置编号
三、试件尺寸及有关数据
试件材料: 弹性模量E= MPa
泊松比μ= 应变片灵敏系数K=
试件外径D= mm 试件内径d= mm
自由端端部到测点的距离L= mm 臂长a= mm
试件弯曲截面系数WZ= cm3
试件扭转截面系数WP= cm3
四、实验数据与整理
1.实测数据
2、实测主应变、主应力的计算
主应变:=
主方向:
(式中按平均增量计算)
主应力:,
计算结果:
3、弯曲正应力计算:
4、扭转剪应力计算:
5、根据材料力学理论公式计算以下几个参数的理论值:
弯矩 扭矩
6、误差分析
五、回答思考题
1.用实验方法测定薄臂园轴在载荷作用下,在危险横截面上产生的弯矩、扭矩、剪力。2. 测定剪切弹性常数G。
3. 掌握电阻应变仪的桥路连接方法。
1. 50KN微机控制电子万能试验机。
2.弯扭组合梁实验装置。
3.TS3861静态电阻应变仪。
4.游标卡尺。
基本原理与上节相同,利用图8-3上的应变花,用静态电阻应变仪组成不同桥路连接方法,来测取弯扭梁在组合变形时的内力素。
1.弯矩M的测定
用上下(B、D)两测点的0o片组成如图9-1所示的半桥测量桥路,测得由弯引起的B、D两点正应变为:=/2 ,为应变仪的读数应变。若薄壁园轴的弹性常数E及横截面尺寸为已知,则根据所测得的值,用下式计算被测截面的弯矩M为:
M=σ·Wz=E··Wz=·E·Wz ………(9—1)
式中:Wz为薄壁园轴横截面的抗弯截面横量。
2.剪力的测定
用A、C两测点的+45o和-45o方向的四片应变片组或图9-2所示的全桥测量桥路,可测得剪力引起的剪应变大小为: 为应变仪的读数应变。若E、μ及横截面尺寸为已知量,根据上面所测的值,用下式计算被测截面的剪力为:
………(9—2)
式中:A-薄壁园轴横截面面积,-剪力引起的剪应变。
图9-1 弯矩测量桥路 图9-2 剪力测量桥路图 9-3 扭矩测量桥路
3.扭矩Mn的测定
用A、C两测点的-45o和+45o方向的四片应变片组成如图9-3所示的全桥测量桥路,可测得扭矩Mn引起的剪应变大小为: 为应变仪的读数应变。若薄壁园轴的弹性常数E、μ及横截面尺寸为已知,则用下式计算被测截面的扭矩Mn为:
………(9—3)
式中:Wp-为薄壁园轴横截面的抗扭截面横量。
4.确定剪切弹性常数G
用I-I截面上计算出的扭矩,计算出扭矩引起的剪应力理论值 ,代入剪切虎克定理公式(),既可得到剪切弹性常数G的实验值为:
………(9—4)
式中:-扭矩引起的剪应变。而剪切弹性常数的理论值为:
1.测量组合梁相关尺寸
测量薄壁园管的内外直径、测量l(测点到横加载臂中线的垂直距离),测量L(加载点至园轴中心线的垂直距离),见图8-1。
2.加载方案
根据材料的许用应力,加载最大载荷为500N,采用等量加载法,既每次加100N,加5次。
3.试验机准备
用50KN微机控制电子万能试验机控制加载。双击桌面上WinWdw-PCI图标,进入实验操作系统,点击试验操作,点击自动程序,在控制程序窗口选择弯扭组合内力素程序,点击新建试样。
4.仪器准备
将薄壁园轴I-I截面上应变片连接的导线按不同的测试目的,接入应变所选通道,组成不同的测量桥路,测弯矩接成半桥电路,测扭矩、剪力接成全桥电路。(参照图9-1、9-2、9-3)。
5.进行实验
点击开始,每增加100N,在应变仪通道上分别读取弯矩、扭矩、剪力应变值,记录在表9-2中,一直加到500N为止,卸载检查数据。
表9-2
分别计算出下列数据的实验值和理论值,并计算它们的相对误差加以分析:
1. 截面I-I上的弯矩、扭矩和剪力值。
2. 截面I-I上分别由弯矩、扭矩和剪力引起的最大应力值。
3. 计算材料的剪切弹性常数G。
1.采用上述三种不同桥路可以分别测出哪三种应力分量。
2.试推导2-3分式。
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