实验项目名称：螺栓联接拉伸实验.doc

实验项目名称:螺栓联接拉伸实验
实验二螺栓联接拉伸实验
实验项目性质:验证性
实验计划学时:1
一、实验目的
(即变形协调图)。
(螺栓)刚度C1、被联接件刚度C2、相对刚度C1/C1+C2。
,以考察对螺栓疲劳的影响。
。
。
二、实验设备
。
。
:万用表;螺丝刀;板手等。
(含主机、显示器、键盘、鼠标、打印机等)。
三、实验设备简介

实验台的结构如图2-1所示,机座1与被联接件5(悬臂梁)用双排共有
10个螺栓2联接,联接面间加橡胶垫4,通过杠杆加载系统3(1:75)和砝码6使联接螺栓受到翻转力矩作用,各螺栓的受力大小通过贴在其上的电阻应变片来测量。 1 2 3 4 5 6
Q
G
图2-1 螺栓实验台结构
螺栓由于G的作用,受到横向力Q和翻转力矩M的作用,即
M=Q×L (N·mm)
Q=75G+G0 (N)
式中 L——力臂;L=214mm;
G——加载砝码的重量;
G0——杠杆系统自重折算的载荷(700N)。
横向载荷Q与结合面上的摩擦阻力相平衡,而力矩M则使悬臂梁有翻转趋势,使得各个螺栓受到大小不等的附加作用力。螺栓的受力是通过贴在每个螺栓上的电阻应变片的变形,用电阻应变仪测得的。
为了便于测试,实验台的螺栓设计成细而长的试验螺栓,每个螺栓上都贴有电阻应变片。可在螺栓测试部位的任一侧贴一片,或在对称的两侧各贴一片电阻应变片,如图2-2所示。
应变片
ⅠⅡ
图2-2 螺栓安装及贴片图
-87型、LBX-84型螺栓联接实验机
图2-3、2-4分别为LB-84型、LBX-87型螺栓联接实验机结构组成示意图;在图4—1中手轮1相当于螺母,与螺栓杆2相连;套筒3相当于被联接件,拧紧手轮1就可将联接副预紧,并且联接件受拉力作用,被联接件受压力作用。在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片,用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。拧紧加载手轮(螺母)6使拉杆5产生轴向拉力,经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。
LB-87型螺栓联接实验机的主要实验参数如下:
1)螺栓材料为45号钢,弹性模量E1=×10N/mm,螺栓杆直径d=10mm,有效变形计算长度L1=130mm。
2)套筒材料为45号钢,弹性模量E2=×10N/mm,两件套筒外径分别为D=31和32,内径为D1=,有效变形计算长度L2=130mm.。
测试仪器:
1)YJ-26型数字电阻应变仪。
2)YJ-18型数字电阻应变仪。
3)PR10-18型预调平衡箱。
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实验注意事项:
1)给各油杯及螺母端面加润滑油。
2)螺栓最大应变值με≤800,应避免螺栓过载,最小应变值με1
≥400,应避免施加轴向工作载荷后联接开缝,建议预紧力选在螺栓应变值500με左右。
四、实验原理

在螺栓联接中,当联接副受轴向载荷后,螺栓受拉力,产生拉伸变形;被联接件受压力,产生压缩变形,根据螺栓(联接件)和被联接件预紧力相等,可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中,如图2-5所示。当联接副受工作载荷后,螺栓因受轴向工作载荷F作用,其拉力由预紧力Qp增加到总拉力Q,被联接件的压紧力Qp减少到剩余预紧力Q’p,这时,螺栓伸长变形的增量Δλ1,等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2,即Δλ1=Δλ2=λ,也就是说变形的关系是协调的。因此,又称为变形协调图。
力与变形之比Q/λ称为刚度,知道了力和变形的大小便可计算出连接副的刚度的大小。 C1=Q1/λ为螺栓刚度;C2=Q2/λ2为被联接件刚度。C1/C1+C2称为螺栓的相对强度。在力-变形图上,刚度表现为图线的斜率。为了提高螺栓的疲劳强度,通常采用降低C1或增加C2的方法以降低载荷的变化值ΔF。

螺栓联接的受力和变形,采用在试件上贴电阻应变片,并配接电阻应变仪加以测量,通常应变仪测量的数值为微应变,
其可以表示为式:με=ε?10-6 (2-1) 应变片的接线按半桥接到应变仪上。
材料在弹性限度内,应力与应变的关系为:
σ=E?ε=E?με?10-6 (2-2)
故螺栓拉力为:
F1=σ1?A