北京航空航天大学材料力学实验

弯扭组合试验

实验报告

机械工程及自动化学院380711班张涛38071122

材料力学实验

实验二 弯扭组合试验

一、实验目的

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、实验设备和仪器

1． 微机控制电子万能试验机；

2． 电阻应变仪；

3． 游标卡尺。

三、试验试件及装置

弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D0＝42mm，壁厚t=3mm， l1=200mm，l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限?s＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.28。

图一 实验装置图

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材料力学实验

四、实验原理和方法

图三 应变花示意图

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受集中荷载P，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所示。

图四

圆轴上表面微体的应力状态

图五 圆轴下表面微体的应力状态

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薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验

一．实验目的

1．用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向；

2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。

二．实验仪器和设备

1．弯扭组合实验装置；

2．YJ-4501A/SZ静态数字电阻应变仪。

三．实验原理

薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆

管在P力作用下产生弯扭组合变形。

薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量E

为72 GNm2, 泊松比μ为0.33。薄壁圆管截 图1

面尺寸、如图2所示。由材料力学分析可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。Ⅰ-Ⅰ截面现有A、B、C、D四个测点，其应力状态如图3所示。每点处已按 –450、00、+450方向粘贴一枚三轴450应变花，如图4所示。 图2 图3 图4

四．实验内容及方法

1. 指定点的主应力大小和方向的测定

薄壁圆管A、B、C、D四个测点，其表面都处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变， 然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小和方向。若测得应变ε-45、ε0、ε45 ，则主应力大小的计算公式为

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一、实验目的

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、实验设备和仪器

1、微机控制电子万能试验机；

2、电阻应变仪；

3、游标卡尺。

三、试验试件及装置

弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D0＝42mm，壁厚t=3mm， l1=200mm，l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限?s＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.28。

图一 实验装置图

四、实验原理和方法

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受集中荷载P，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所示。

图三 应变花示意图

图四 圆轴上表面微体的应力状态

图五 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（如图三），使应变花的各应变片方向分别沿0°和±45°。 根据平面应变状态应变分析公式：

???

可得到关于εx、εy、γ

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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°)

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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WZ3 试件扭转截面系数WP3四、实验数据与整理

2、实测主应变、主应力的计算 主应变：

?Ⅰ?0+?90= ??Ⅱ

20

主方向：tan2?0?

2?450??00??900

?0??90

（式中?450 ?00 ?900按平均增量计算） 主应力：?Ⅰ=

EE， ?+??）?=?Ⅱ+??Ⅰ）ⅠⅡⅡ

1-?21-?2

计算结果：?Ⅰ=

?Ⅱ= ?0=

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薄壁圆筒的弯扭组合实验

姓名 班级 机制（2+2）11（1）班 学号 20113303150 一、实验目的

1、测定圆筒在弯扭组合变形下一点处的弯矩、扭矩及主应力。

2、进一步熟悉电测法和静态电阻应变仪的使用方法。

二、实验设备和仪器

1.弯扭组合变形实验装置。

2.程控静态电阻应变仪。

三、实验原理及方法

（一）弯扭圆筒实验装置及布片：

如图2-2-1所示：

(a)实验装置示意图 （b）m点的应力状态

（c）m，m’贴片图 （d）T引起45°方向主应力和主应变

图2-2-2 弯扭圆筒实验装置

1、 主应力测定：

在组合变形条件下，测定测点任意三个方向应变即可计算主应变，主方向及主应力，如图2-2-2 1

（C）m点的三个应变为??45?、?45?、?0?。

?1???45???45?2

?则主应变 ??

?3?22

主方向 tan2?0?

??45???0?2??45???0?2

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弯扭组合变形实验报告 水工二班 叶九三 1306010532

一、实验目的

1用电测法测定薄壁圆管弯扭组合变形时表面任一点的主应力值和主方向，并与理论值进行比较。

2测定分别由矩和扭矩引起的应力?w和?n，熟悉半桥和全桥的接线方法。 二、实验设备

仪器名称及型号：静态电阻应变仪 精度：1μm

三、试件尺寸及有关数据

试件材料：铝合金 弹性模量：70GPa 泊松比μ=0.33 应变片灵敏系数K=2.20 试件外径D=40mm 试件内径d=36mm

自由端端部到测点的距离L=300mm 臂长a=200mm

试件弯曲截面系数Wz=2.16*10?6m3 试件扭转截面系数WP=4.32*10?6m3 四、实验数据与整理

计算结果：

?Ⅰ=218.7με εⅡ=-88.7με

?0=28.2o

?1=14.9MPa ?2=-1.3MPa

?w?E*?W=13.7725MPa

?n?E|??n|=4.7072MPa 1??

思考题

1可以，因为主应力大小与方向是唯一的，不论应变片延哪个方向粘贴， 只要测出平面应力状态下的三要素，就可以计算出主应力的大小与主平 面方向。

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一、实验目的

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、实验设备和仪器

1、砝码

2、电阻应变仪；

3、游标卡尺。

三、试件形状、尺寸、力学性能、编号；

所用实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，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.28。试件照片如下所示

试件示意力如下图所示

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受集中荷载P，圆轴处于弯扭组合变

形状态，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

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°。 根据平面应变状态应变分析公式： 图三 圆轴下表面微体的应力状态

???

可得到关于εx、εy、γ

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