实验6--弯扭组合.ppt

材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 1实实验验六六弯扭组合实验弯扭组合实验材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 2 ?实验目的实验目的?测定空心圆轴试件上某一截面(贴有应变片处)所承受的弯矩和扭矩; ?用电测法测定平面应力状态下某一点处的主应力大小和主平面的方位角;?实验设备与仪器?微机控制电子万能试验机?静态电阻应变仪?学****电阻应变花的应用.?游标卡尺材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 3 ?实验试件及装置?中碳钢空心圆轴试件的主要参数: 横截面设计尺寸: 42 D mm ?材料屈服极限: 360 s MPa ??材料弹性常数: 210 E GPa ? 0 28 .??外径: 36 d mm ?内径: 形成扭矩的力臂: 1 2 0 0 l m m ?形成弯矩的力臂: 2 2 4 0 l m m ?图一弯扭组合实验装置材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 4 ?实验原理与方法(一) 测定平面应力状态下一点处的主应力大小及主平面的方位角?弯扭组合承载状况下某一截面处上下两点微体的应力状态: ? x? x ? x? x图二上表面微体的应力状态图三下表面微体的应力状态?平面应变状态应变分析公式: ?????????2 sin 2 2 cos 22 xy yxyx?????材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 5 如果我们沿着三个不同方向贴上三片应变片并用应变仪测出其各自的应变: ,然后把它们代入上面的应变分析公式就可以得到一个三元一次方程组,从而解得、、。*注意:应变片方向的选取不能有两片在同一条直线上 321,, ?????? x? y? xy??平面应变的主应变及其方位角计算公式: 2 2 2 1222 ????????????????????? xy yxyx??????? 0 min max 2( ) 2( ) xy xy x y tg ? ??? ? ???? ??? ? yx xy tg??????? 02或由此我们可得到主应变及其方位角( 建议使用单倍角公式) 材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 6 ?各向同性材料应力与应变关系满足广义胡克定律: ???? 122 2 212 11 1 ????????????????E E 由公式我们可以得到主应力?应变花的种类及其选取原则?本实验选取 0°,±45°三向应变花,从而可得: 00 000 0 45 45 0 45 45 0????????????????? xy y x将此结果代入上面的计算公式整理后可得: 材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 7 ?????????? 000 00 0000 00 45 45 0 45 45 0 2 45 0 2 45 0 45 45 2 12 2 12 212 ???????????????????????????????? tg E E?组桥选用四分之一桥: 材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 8 (二) 空心圆轴试件上某一截面弯矩 M 的测定轴向应力仅由弯矩产生,所以: z xW M??由广义胡克定律: )( 1 yxxE ??????且 0? y? xzWEM????所以:?组桥选用半桥(或四分之一桥): ?原理其中 00??? xR 0 上R 0 下 002???应变仪读数: 材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 9 (三) 空心圆轴试件上某一截面扭矩 T 的测定切应力仅由扭矩 T产生,所以: P xW T??由广义胡克定律: )( 00 45 45??????????GG xy x所以: )()1(2 )( 00 00 45 45 45 45???????????????? P PW E WGT ?原理?组桥选用全桥(或半桥): R -45 上R 45 上R -45 下 R 45 下应变仪读数:)(22 00 45 45???????? xy 材材料料力力学学实实验验 B U A A B U A A Page 10 ?实验步骤 2、草拟实验所需各类数据表格 3、测量试件尺寸 4、试验机准备、试件安装和仪器调整 6、检查及试车 7、进行试验 8、整理各种仪器设备,结束试验 1、拟定加载方案 5、确定组桥方式、接