弯扭组合变形时内力素的测定.docVIP

弯扭组合变形时内力素的测定 1 实验目的 1．用实验方法测定薄臂园轴在载荷作用下，在危险横截面上产生的弯矩、扭矩、剪力。2. 测定剪切弹性常数G。 3. 掌握电阻应变仪的桥路连接方法。 2 仪器和设备 1. 50KN微机控制电子万能试验机。 2．弯扭组合梁实验装置。 3．TS3861静态电阻应变仪。 4．游标卡尺。 3 实验原理及装置 基本原理与上节相同，利用图8－3上的应变花，用静态电阻应变仪组成不同桥路连接方法，来测取弯扭梁在组合变形时的内力素。 1.弯矩M的测定 用上下（B、D）两测点的0o片组成如图9－1所示的半桥测量桥路，测得由弯引起的B、D两点正应变为：=/2 ,为应变仪的读数应变。若薄壁园轴的弹性常数E及横截面尺寸为已知，则根据所测得的值，用下式计算被测截面的弯矩M为： M=σ·Wz=E··Wz=·E·Wz ………(9—1) 式中：Wz为薄壁园轴横截面的抗弯截面横量。 2.剪力的测定 用A、C两测点的+45o和-45o方向的四片应变片组或图9－2所示的全桥测量桥路，可测得剪力引起的剪应变大小为： 为应变仪的读数应变。若E、μ及横截面尺寸为已知量，根据上面所测的值，用下式计算被测截面的剪力为： ………（9—2） 式中：A-薄壁园轴横截面面积，-剪力引起的剪应变。 图9－1 弯矩测量桥路 图9－2 剪力测量桥路图 9－3 扭矩测量桥路 3.扭矩Mn的测定 用A、C两测点的-45o和+45o方向的四片应变片组成如图9－3所示的全桥测量桥路，可测得扭矩Mn引起的剪应变大小为： 为应变仪的读数应变。若薄壁园轴的弹性常数E、μ及横截面尺寸为已知，则用下式计算被测截面的扭矩Mn为： ………(9—3) 式中：Wp-为薄壁园轴横截面的抗扭截面横量。 4.确定剪切弹性常数G 用I-I截面上计算出的扭矩，计算出扭矩引起的剪应力理论值 ，代入剪切虎克定理公式（），既可得到剪切弹性常数G的实验值为： ………（9—4） 式中：-扭矩引起的剪应变。而剪切弹性常数的理论值为： 4 实验步骤 1.测量组合梁相关尺寸 测量薄壁园管的内外直径、测量l（测点到横加载臂中线的垂直距离），测量L（加载点至园轴中心线的垂直距离），见图8－1。 2.加载方案 根据材料的许用应力，加载最大载荷为500N，采用等量加载法，既每次加100N，加5次。 3.试验机准备 用50KN微机控制电子万能试验机控制加载。双击桌面上WinWdw-PCI图标，进入实验操作系统，点击试验操作，点击自动程序，在控制程序窗口选择弯扭组合内力素程序，点击新建试样。 4.仪器准备 将薄壁园轴I-I截面上应变片连接的导线按不同的测试目的，接入应变所选通道，组成不同的测量桥路，测弯矩接成半桥电路，测扭矩、剪力接成全桥电路。（参照图9－1、9－2、9－3）。 5.进行实验 点击开始，每增加100N，在应变仪通道上分别读取弯矩、扭矩、剪力应变值，记录在表9－2中，一直加到500N为止，卸载检查数据。 表9－2 载 荷 读 数 应 变 （με） P（N） 弯 矩 εm 剪 力 εQ 扭 矩 εn 100 200 300 400 500 平均应变（με） 5 实验结果处理 分别计算出下列数据的实验值和理论值，并计算它们的相对误差加以分析： 截面I-I上的弯矩、扭矩和剪力值。 截面I-I上分别由弯矩、扭矩和剪力引起的最大应力值。 计算材料的剪切弹性常数G。 6 思考题 1．采用上述三种不同桥路可以分别测出哪三种应力分量。 2．试推导2-3分式。