力學實驗課件 彎扭主應力實驗

彎扭組合變形主應力實驗彎扭組合變形實例：

指示路牌受風載時，支撐桿發生彎扭組合彎扭組合變形實例：

手握物體時，手上臂發生彎扭組合一、實驗目的

3.能力目標—進一步掌握電測方法和應變花應變

測量技術；

1.知識目標—測定彎扭組合變形危險截面上主應

力的大小；2.知識目標—驗證平面應力狀態下主應力的計算

方法；

4.素質目標—認識實踐檢驗理論、團隊協作的精神。彎扭組合加載裝置二、實驗設備靜態電阻應變儀二、實驗設備三、實驗原理對比分析：應變片的布置

1）當被測構件處于單向應力狀態時，只需在測點處沿應力方向貼上一個應變片，然后用電阻應變儀測量其應變，再根據單向應力狀態下的胡克定律就可確定所測點的應力。2）當被測構件處于二向應力狀態且主應力方向未知時，這時候則需采用由三個應變片組成的應變花，分別測得三個線應變，然后確定主應變和方位，再由廣義胡克定律確定主應力。彎曲變形彎扭組合變形根據廣義胡克定律，可確定薄壁圓筒上任意一點平面應力狀態下時的主應力-主應變關系：1)實驗值：yx

xy

x

三、實驗原理1)實驗值：一般情況下，主應變方向是未知的，故無法直接用應變片測量主應變，根據上式可知

α隨α角變化而變化，在兩個相互垂直的主方向上，

α到達極值，即主應變，兩主應變的大小和方向為：（α0為主應變方向與x軸的夾角）1)實驗值：切應變

xy無法測得，但可選擇任意三個α角，測量三個方向的線應變，再由前面幾個式子聯立可求解出主應變和主方向（本實驗采用45°、0°、

45°應變花）：（α0為主應變方向與x軸的夾角）將以上主應變表達式代入廣義胡克定律，得到主應力大小：主應力方向與主應變方向一致：1)實驗值：（α0為主應變方向與x軸的夾角）FBD固定端l1l2123456TFBD彎扭組合模型應變電測固定端Dd三、實驗原理2)理論值（應力狀態分析，求主應力及方位）：Bsstt內力：扭矩T

=?Fl2

彎矩M

=

?Fl1應力：

=

M/Wzτ=T/WpDssttWp=2Wz=[πD3（1-（d/D）4）]/16注：B點的正應力與D點的正應力方向相反、大小相等；兩點的切應力方向相同，大小相等。三、實驗原理圓心C點坐標（

/2,0）半徑：根據B點的平面應力狀態，畫應力圓如下圖所示，據此可求B點的主應力和主平面方位。20即B點平面應力狀態圖中

方向線逆時針轉

0角為主應力

1方向Bsstt

τ

1

3（0,t）（

,-t）CO20

根據D點的平面應力狀態，畫應力圓如下圖所示，據此可求D點的主應力和主平面方位。C圓心C點坐標（-

/2,0）（-

,-t

）（0,t）半徑：20τ

3

1Dsstt即D點平面應力狀態圖中

方向線順時針轉

0角為主應力

3方向四、實驗步驟1.擬訂加載方案。可先選取適當的初載荷P0（一般取P0=10%Pmax左右），估算Pmax（該實驗載荷范圍Pmax≤350N），分5級加載。2.根據加載方案，調整好實驗加載裝置。（檢查力傳感器的連接）（應變通道切換）3.加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點應變的初始讀數；然后分級等增量加載，每增加一級載荷，依次記錄各點電阻應變片的應變值，直到最終載荷。實驗至少重復兩次。（1）預加載荷F=30N（2）將各測點應變全部“清零”（3）將載荷依次加至F=70N,F=110N,F=150N,F=190N,F=230N,

讀出每個測點應變并記錄。（每排ΔF不同，間隔5N）4.做完實驗后，手動卸載，關閉電源，整理好所用儀器設備，填寫使用登記本，將所用儀器設備復原。實驗裝置中，圓筒的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動圓筒的自由端和力臂。5.數據處理（參見實驗報告冊）,完成實驗報告.四、實驗步驟討論與思考發現規律討論與思考檢驗理論形象理解自主實驗：(1)測量僅由彎矩引起的應變，如何布置應變片進行測量？(2)測量僅由扭矩引起的應變，如何布置應變片進行測量？FF1．單向應力狀態幾種常見應力狀態下的布片方式及應力計算FF

R1R2R1R2溫度自補償，測量電壓得到有效放大：拓展：1．單向應力狀態軸向拉壓、純彎曲、橫力彎曲上下緣2．已知主應力方向的二向應力狀態扭轉、橫力彎曲的中性軸等情況R1R245o45o沿已知主應力方向貼片，采用溫度自補償的半橋接法幾種常見應力狀態下的布片方式及應力計算拓展：45o—3應變花：90o0o45o3．不知主應力方向的二向應力狀態幾種常見應力狀態下的布片方式及應力計算拓展：120o0o60o60o—3應變花：幾種常見應力狀態下的布片方式及應