主应力测定.doc

空心圆管主应力的测定[实验目的]1、用实验方法测定平面应力状态下主应力的大小及方向。2、学****电阻应变花的应用及其接线方法。3、掌握用应变花测量一点的主应力及其主方向的方法。4、学****用列表法处理数据。5、将测试结果与理论计算值进行比较,以加深对理论的认识和理解。[使用仪器]图1实验装置示意图静态电阻应变仪、小螺丝刀、弯扭组合试验台(装置外形及结构见图14-1)、待测薄壁圆管试样(已贴好应变计)等。[装置介绍]本实验所用实验台结构如右图1所示。薄壁圆管一端固定在支座上,另一端与水平杆刚性连结,圆管与杆的轴线彼此垂直,并且位于水平面内。水平杆的自由端有砝码盘,在其上挂上砝码,可使薄壁圆管发生弯扭组合变形。在圆管上表面距水平杆L处的K点粘贴一枚450应变花(即直角应变花),其灵敏系数K标注在试样上。实验装置参数:圆管内径d=38mm,外径D=42mm,L=270mm,LN=300mm。圆管材料为铝合金,其弹性模量E=69Gpa,泊松比μ=。[实验原理]图2加载装置示意图由应变分析可知,在平面应力状态下,为了确定一点处的主应力,可应用电阻应变花测出三个方向上的线应变,然后算出主应变的大小和方向,从而确定其主应力的大小和方向。由材料力学知识可知,图2所示的装置在载荷P作用下,圆管将发生弯扭组合变形。由弯扭组合变形理论可知,其上表面顶点K处的应力状态如图3(a)所示,其主应力和主方向的理论值分别为:(a)(b)图3K点处的应力状态及其贴片方式示意图和如果在K点处贴一450应变花(即直角应变花),使其中间的应变计与圆管母线一致,另外两个应变片分别与母线成±450的夹角(见图3(b)),用应变仪采用“1/4桥公共补偿多点同时测量”的方法测量薄壁圆管变形后应变花对应的三个方向上的应变值ε0、ε45、ε-45,则其主应变的大小和方向分别为:(1)(2)此主应变的方向即其主应力的方向,而主应力的大小可按虎克定律算出。即:(3)将根据实验测定的主应力和主方向与理论值进行比较。[实验步骤]1、根据应变花各敏感删与薄壁圆管试样轴线的夹角,确定00、-450和450敏感删(由母线开始,顺时针转为负,逆时针转为正)。2、将应变花的三个敏感删分别联接到应变仪的三个分电桥之A、B两点上,公共补偿片接到公共补偿的B、C两点上。3、调整各分电桥的初读数,然后加砝码(100N),测出各测点的应变值并卸