試驗三薄壁圓筒在彎扭組合變形下主應力測定

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1、實驗三薄壁圓筒在彎扭組合變形下主應力測定一、實驗目的1.用電測法測定平面應力狀態(tài)下主應力的大小及方向，并與理論值進行比較。2.進一步掌握電測法二、實驗儀器設(shè)備和工具1.組合實驗臺中彎扭組合實驗裝置2.力-應變綜合參數(shù)測試儀3.游標卡尺、鋼板尺三、實驗性質(zhì)：設(shè)計性實驗四、知識點平面二向應力理論五、實驗原理和方法薄壁圓筒受彎扭組合作用，使圓筒發(fā)生組合變形，圓筒的m點處于平面應力狀態(tài)（圖3-2）。在m點單元體上作用有由彎矩引起的正應力σx,由扭矩引起的剪應力τn，主應力是一對拉應力σ1和一對壓應力σ3,單元體上的正應力σx和剪應力τn可按下式計算Mσ=xWZMnτ=nWT式中M—彎矩，M=

2、P·LMn—扭矩，Mn=P·a3πDd4Wz—抗彎截面模量，對空心圓筒：W=[1?()]Z32D3πDd4WT—抗扭截面模量，對空心圓筒：W=[1?()]T16DW由二向應力狀態(tài)分析可得到主應力及其方向σ122=σ/2±(σ/2)+τxxnσ3tg2a=?2τ/σ0nx0本實驗裝置采用的是45直角應變花，在m、mˊ點各貼一組應變花（如000圖3-3所示），應變花上三個應變片的α角分別為-45、0、45，該點主應力和主方向σ1E(ε45°+ε?45°)2E22=±(ε?ε)+(ε?ε)45°0°?45°0°σ32(1?μ)2(1+μ)tg2a=(ε?ε)/(2ε?ε?ε)045°?45

3、°0°?45°45°六、實驗方案設(shè)計：a：半橋接法單臂工作，溫度互補b：半橋接法鄰臂工作，溫度互補c：全橋接法對臂工作，溫度互補d：半橋接法雙臂工作，溫度互補七、實驗步驟：1.設(shè)計好本實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格2．測量試件尺寸、加力臂的長度和測點距力臂的距離，確定試件有關(guān)參數(shù)。附表1將薄壁圓筒上的應變片按不同測試要求接到儀器上，組成不同的測量電橋。調(diào)整好儀器，檢查整個測試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。3.加載方案。先選取適當?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10％Pmax左右），估算Pmax（該實驗載荷范圍Pmax≤700N），分4～6級加載。4．根據(jù)加載方案，調(diào)整好實驗加載裝置。5．加載。均勻緩慢

4、加載至初載荷P0，記下各點應變的初始讀數(shù)；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。6．作完實驗后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實驗現(xiàn)場，將所用儀器設(shè)備復原，實驗資料交指導教師檢查簽字。7．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。附表1（試件相關(guān)數(shù)據(jù)）圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計算長度L=mm彈性模量E=210GPa附表2（實驗數(shù)外徑D=40mm泊松比μ=0.26據(jù)）m點三個方向內(nèi)徑d=35mm電阻應變片靈敏系數(shù)K=2.06線應變扇臂長度a=mm載荷P70140210

5、280350420（N）△P7070707070ε電45°△ε阻平均值應ε0變△ε儀平均值讀ε數(shù)-45°△ε平均值八、實驗結(jié)果處理1．主應力及方向m或mˊ點實測值主應力及方向計算：σ1E(ε45°+ε?45°)2E22=±(ε?ε)+(ε?ε)45°0°?45°0°σ32(1?μ)2(1+μ)tg2a=(ε?ε)/(2ε?ε?ε)045°?45°0°?45°45°m或m′理論值主應力及方向計算：σ122=σ/2±(σ/2)+τxxnσ3tg2a=?2τ/σ0nx2.實驗值與理論值比較m或mˊ點主應力及方向比較內(nèi)容實驗值理論值相對誤差/%σ1/MPam點σ3/MPaα0/（°）σ1/M

6、Pamˊ點σ3/MPaα0/（°）