实验七平面应力状态下主应力的测试.docVIP

中国矿业大学力学实验报告 姓名白永刚 班级 土木11-9班 实验日期2012-12-30 实验七 平面应力状态下的主应力测试 薄壁圆筒在弯扭组合变形作用下的主应力测定 一、实验目的 1、用电测法测测定平面应力状态下主应力的大小及方向，并与理论值进行比较。 2、测定薄壁圆筒在弯扭组合变形作用下的弯矩和扭矩。 3、学习电阻应变花的应用。 4、学习用各种组桥方式测量内力的方法，进一步熟悉电测法的基本原理和操作方法。 二、实验设备 弯扭组合实验装置 电阻应变测力仪一套 实验原理及方法 测定主应力的大小和方法 薄壁圆筒弯扭组合变形受力简图如图1，横截面A-B为被测位置，由应力状态理论分析可知，薄壁圆筒表面上的A、B点处于平面应力状态。若在被测位置xy平面内，沿xy 方向的线应变为、，剪应变为,根据应变分析可知，该点任一方向的线应变计算公式为 由此得到主应变和主应力的方向分别为 （2） 对于各向同性材料，主应变、和主应力、方向一致，应用广义胡克定律，即可确定主应力、 (3) 式中E、分别为构件材料的弹性模量和泊松比。 该实验采用1/4桥公共补偿测量 测定弯矩 薄壁圆筒虽为弯扭组合变形，但A和C 两点沿X方向只有因弯曲应力引起的拉伸或压缩应变，且两者数值相等，符号相反，故采用半桥测量，设测得A、B两点由弯矩引起的轴向应变为。由广义胡克定律得 (4) 由截面上最大弯曲应力公式，可得到截面A、B的弯矩实验值为 (5) 测定扭矩 当薄壁圆筒受纯扭转时，B、D两点45o方向和-45o方向的应变片都是沿主应力方向。且主应力、数值相等符号相反，因此采用全桥测量，可得B、C两点由扭矩引起的主应变由平面应力状态的广义胡克定律得 (6) 因扭转时主应力与剪应力相等，故有 (7) 得到截面A-B的扭矩实验值为 (8) 四、实验步骤 1.设计好本实验所需的各类数据表格。 2．测量试件尺寸、加力臂的长度和测点距力臂的距离。 3．将薄壁圆筒上的应变片按不同测试要求接入电阻应变仪，组成不同的测量电桥，并调整好所用仪器设备。 （1）主应力测试，方向测定； （2）测定弯矩M和扭矩T。 4．实验加载。从开始加载，到为止，每隔200N记录应变读数，直至最终载荷； 5．完成一项测试后，重新组桥测试，重复3、4。 6．实验结束，卸载、关闭电源，拆线整理所有设备，清理试验现场，将所有仪器、设备复原。 五、实验数据及处理 1．基本参数。 ① 薄壁圆筒截面梁弹性模量，泊松比； 加载点到横截面的轴向距离；垂直距离a=250mm ③ 矩形截面梁的尺寸； 2．原始数据 表（a）主应力测试输出应变读数 100 27 -7 30 -27 8 -27 300 78 -26 90 -81 25 -84 500 132 -41 149 -137 41 -144 700 183 -61 206 -192 58 -200 900 235 -81 264 -249 74 -260 表（b） 弯矩测定输出应变读数 100 300 500 700 900 ?M -27 -81 -135 -191 -248 表（c） 扭矩测定输出应变读数 100 300 500 700 900 ?T 77 223 369 516 663 3．数据处理及测量结果 200 51 -19 60 -54 17 -57 200 54 -15 59 -56 16 -60 200 51 -20 57 -55 17 -56 200 52 -20 62 -57 16 -60 52 -18.5 59.5 -55.5 16.5 -58.25 =-55.25 =146.5 A点主应变及主方向实验值为 =-0.751 =19.65O A点主应变及主方向理论值为 相对误差18％ 弯矩实测值为=47.5N*m 弯矩理论值为48N*m 相对误差为1.4％ 扭矩实测值为 =52.4N*m 扭矩理论值为50N*m 相对误差为4.8％ 六、误差分析 本实验的误差来源主要为以下几点： 贴片误差。贴片位