爱美小姑凉
范文一：实验应力分析
实实力实实实学实答实
1.实实力的任实是什实学
实实实力分析的任实是究各实零件～实实于不同工作件下在各实实荷作用下部所引研构条内
起的实力分布及其实化～力大小及其位移的实系等客实实律～而合理的实实实的何尺内从它几
寸和截面形使强度实实到安全又实实的目的。状达
2. 实实实力分析了以解的实实决
?实定零件或实本身在工作实程中所受的实荷的大小～方向～特征及其实化情或实定影构况
响况运参数实荷情的各实实实实
?定零件模型或实模型或实零件或实实的实力实～实危实截面上的实力分布情实确构真真构状确况和特征究实力集中实象定实力集中系。研确数
?根据实实实力分析的究实果～可以合理的实实零件或实的何尺寸和截面形～同实可实研构几状
实行的强度实算方法实行校核～以其究实果作实依据～实定新的实算方法或实实新的实算方并研
法的可性。靠
3. 什实是量实～有量实量～无量实量～如何实出一量的量实个一实系能明实反映出实出实位是如何基本实位实化的～实实的实系实相实于实出实位的量实。个随称
量实实实数1的量实无量实量～否实实有量实量称称
[A]=[A1]K1[A2]K2……[An]kn=AK1AK2……AKn
4.什实是?定理
?定理告实我实包含在实系式中的函数f具有一定的特性～实特性使我实可通实实更少将它数
的函表示出～实实可能性实是大大的实化了实实的理实究和实实究。数来研研
5.模型实实的基本步实,
?明实实的究目的的～出此有实的全部量。确研找与
?把待定特征量同已定特征量成函实系～写数即
σ=f(q,M,L)1
y=f(q,M,L,E)2
?求立的相似准实～出准实方程。独并写
Φ(π,π)=0112
Φ(π,π,π)=02345
?实实立的相似比～定其余相似比立相似比的实系。独并确与独
?定模型实实决参数
-1-1-1 L=cL,～E=cE,,q=c?cq, lElσ
-13-1σ=cσ,,y=c?c?cy-1σEσ
-1,M=c?cMlσ
6.什实是准实～近似实实差,确与
准实,所究的量具有一准的实确研个确数
近似实,实实量的每一次实量～实出的据都是实准实的近似实数将确数
实差,近似实准实之差与确
7.什实是实本,什实是实本均实～实本实准偏差,实本,是指实中抽取的一部分。从体个体
实本均实,实本的均实～一实据中所有据之和除以据的。即数数数个数
实本实准偏差,一实度量据分布的分散程度之实准～用以衡量据实偏算实平均实的程数数离
度。
8.实本均实服什实实的分布实律,实什实,从
实本均实的抽实分布是所有的实本均实形成的分布～即μ的率分布。实本均实的抽实分概布在形上却是实的。着实本量状称随n的增大～不实原的实是否服正实分布～实本来体从均实的抽实分布都实于正实分布～其分布的期望实实均实将数学体μ～方差实实方差的体1/n。
实就是中心限定理;极central limit theorem,。
范文二：实验应力分析小结
实验应力分析小结
实验应力分析: 用机测、电测、光测、声测等实验分析方法确定物体在受力状态下的应力状态的学科。实验应力分析，是用实验分析方法确定构件在受力情况下的应力状态的学科。它既可用于研究固体力学的基本规律，为发展新理论提供依据，又是提高工程设计质量，进行失效分析的重要手段，已有多种实验方法。
本学期主要学习了电学方法分析实验，有电阻、电容、电感等多种方法，而以电阻应变计测量技术应用较为普遍，效果较好。而主要学习了电阻应变片法。电测法是应用最广泛的一种实验应力分析方法，它的基本原理是:将位移或者变形等力学量的变化转换为电量的变化，然后再把所测电量改变量转换回所欲测定的力学量。这种办法，通常称为非电量的电测法。我们实验所采用的是电阻应变法，它把应变转换为电阻变化以测量应力应变。电阻应变片有多种形式，常用的有丝绕式和箔式应变片。我们实验采用的是箔式应变片，将应变片用特殊的胶水粘贴在需要测量变形的构件上，由于粘贴非常牢固，且应变片基底很薄，因而可以认为应变片与构件上该点处产生相同的应变。应变片的敏感栅在伸长或缩短，其电阻值R改变为R+?R，从而将构件上测点处的应变转化为电阻值的变化。
电阻应变计是一种能将构件上的尺寸变化转换成电阻变化的变换器，一般由敏感栅、引线、粘结剂、基底和盖层构成。将它安装在构件表面。构件受载荷作用后，表面产生微小变形，敏感栅随之变形，致使应变计产生电阻变化，其变化率和应变计所在处构件的应变成正比 。测出电阻变化，即可按公式算出该处构件表面的应变，并算出相应的应力。依敏感栅材料不同，电阻应变计分金属电阻应变计和半导体应变计两大类。另外还有薄膜应变计、压电场效应应变计和各种不同用途的应变计，如温度自补偿应变计、大应变计、应力计、测量残余应力的应变化等。
在这个学期当中，我们在兰老师的指导下总共进行了七次实验，分别是金属材料的拉伸及弹性模量测定试验，非金属材料的拉伸测定泊松比试验，金属扭转破坏、剪切弹性模量测定，等强度等截面梁弯曲试验，弯曲正应力电测实验，弯扭组合变形的主应力测定试验，单自由度系统固有频率和阻尼比的测定试验。其中前三个实属于材料的材性试验，让我们了解到材料的一些固有性质。了解电测法的基本原理，及应变仪的操作与使用。下面关于本学期七次实验的一些学习体
会和实验总结。
实验一、金属材料的拉伸及弹性模量测定实验
,,,sb 在本次实验中主要测定低碳钢的拉伸屈服点、抗拉强度、伸长率、
,断面收缩率以及弹性模量E。观察低碳钢试样的拉伸曲线，低碳钢试样的拉伸曲线分为四个阶段-弹性、屈服、强化、局部变形阶段。在本次实验中应当注意的是应当指出，上述所测定的力学性能均为名义值，工程应用较为方便，称为工程应力和工程应变。由于试样受力后其直径和长度都随载荷变化而改变，真实应力和真实应变须用试样瞬时截面积和瞬时标距长度进行计算。注意到试样在屈服前，其直径和标距变化很小，真应力和真应变与工程应力和工程应变差别不大。试样屈服以后，其直径和标距都有较大的改变，此时的真应力与工程应力和工程应变会有较大的差别。
实验二、金属扭转破坏实验、剪切弹性模量的测定
本次实验鼠药是测定低碳钢的剪切屈服点、剪切强度和铸铁的抗剪强度，观察扭矩-转角曲线(曲线)。观察试样的断面形式，从试样的断面与横截面重合，低碳钢断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。而铸铁的断
,45面是与试样轴线成角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而是最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。
实验三、非金属材料拉伸实验
实验前的准备工作:学习电阻应变片的粘帖技术，及了解电测法的基本原理。此次非金属拉伸试验测定材料的泊松比，还学习熟悉了应变片的构造，以及工作原理，操作了应变片的贴法，学习了它的使用方法。了解了1/4桥路以及1/2桥路测量的工作原理，在后面的实验中通过数据的分析及计算并验证了两者的关系，与理论推导一致。由于试验为非金属材料拉伸试验，不能忽略外界温度的影响，所以一定要增设温度补偿片，采用电桥补偿法。后面又学习了一些关于补偿的一些相关知识。
实验四、弯曲正应力电测实验
本次实验依然是使用电测法，学习使用应变片和电阻应变测定静态应力的基本原理和方法。在本次实验中为确定梁在载荷ΔP的作用下各点的应力，实验时，可采用“增量法”，即每增加等量的载荷ΔP测定各点相应的应变增量一次，取应变增量的平均值Δε来依次求出各点应力。掌握1/4桥路和半桥路的基本原实
理和使用方法，在实验中自己动手组装夹具，以及电路的使用。本次实验是为了观察纯弯曲段横截面正应力分布规律，验证弯曲正应力公式的适用范围。 实验五、等强度梁测定实验
等强度梁:为了使各个截面的弯曲应力相同,则应随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸,以保持相同强度的梁,这种梁称为等强度梁。本次继续研究电阻应变片的原理和静态电阻应变仪的工作原理。利用电测法测定等强度矩形截面梁横截面上的最大正应力。验证横截面上最大正应力的计算公式。
实验六、弯扭组合变形的主应力测定
在实验之前兰老师指导我们对平面应力问题的主应力分析进行了理论推导，在此次实验中主要是测定薄壁圆筒表面上一点的主应力，验证弯扭组合变形理论公式，掌握电阻应变花的使用。
实验七、单自由度系统固有频率和阻尼比的测定
本实验主要是了解单自由度衰减振动的有关概念，学习分析系统自由衰减振动的波形并掌握由自由衰减振动波形确定系统固有频率和阻尼比的方法。通过自由衰减测固有频率的方法较为简便，但是衰减振动的周期比系统固有周期要长，在阻尼系数大的情况下近似可以等于系统固有周期，但就会引进系统误差，如需作精密测量就不能忽略。
通过本学期的学习与实际操作实验，大致了解了一些实验应力分析的理论知识，掌握了电测法中电阻应变片法。学习了实验方案的设计方法，将自己的理论知识与实践实验联系起来。通过操作实验和对实验设备的使用以及自己动手组装实验夹具，也培养了自己的动手操作能力。一遍一遍的实验，失败了，回头检
查设备，实验方案等相关原因。及时发现问题，改进实验，然后继续实验。培养
了我们刻苦学习，不畏困难，检查不懈的追求知识的学习态度。
范文三：实验应力分析
实验应力分析
实验应力分析2010-11-24 08:04实验应力分析-实验应力分析
实验应力分析-正文用实验分析方法确定物体(例如工程构件)在受力情况下的应力分布状态的一种应力分析方法。在机械工程中,它主要通过模型或实物的应力测定和应力分析,为确定合理的机械结构提供科学依据。
对于简单的机械零件和构件，可用工程力学提供的计算方法进行应力分析。对于结构型式和支承条件都较复杂、承受载荷又较高的机械零件和构件，在应用有限元法或其他数值方法计算应力后，常用实验的方法来验证计算时所作的假设和假定的有效性，以及分析校核计算所得的结果。这种方法还可以用来分析机械结构的失效原因，找出薄弱环节，寻求改进途径，挖掘现有机械的潜力，提高其承载能力。
简史1678年，英国R.胡克建立了弹性体的应变在一定范围内与应力成正比的胡克定律。1807年，英国T.杨提出了弹性模量的概念，于是人们想到测取弹性体的应变,以算出它的应力。1852年,英国J.C.麦克斯韦提出光弹性的应力-光学定律。1856年英国W.汤姆森发现金属丝的应变引起它的电阻发生变化，其电阻率变化与应变之间有一定的函数关系。这些发现是现代光弹性和电阻应变计测量技术的基础。1913年前后，英国E.G.科克尔和法国A.C.M.梅斯纳热等用光弹性模型实验，先后研究了车轮、齿轮、滚动轴承和桥梁等应力，开创了现代实验应力分析的基础。1938年，美国M.M.弗罗赫特和德国G.奥佩尔等确立了光弹性应力冻结法，将光弹性模型实验从平面(二维的)应力分析发展到立体(三维的)应力分析。30年代后期，美国E.西蒙斯和A.鲁奇等研制出粘贴式电阻应变计，使实验从测量模型的应力发展到测量实物的应力，从测量静态应力发展到测量动态应力。1943年美国成立了实验应力分析学会(SESA)。1953年，法国F.赞德曼完善了光弹性贴片法，使光弹性实验也扩展到实物测量。60年代后期又相继发展了全息干涉法和散斑干涉法，实验应力分析的应用范围不断扩大，测量和分析精度不断提高。
方法在机械工程中，常用的实验应力分析方法有电阻应变计测量、光弹性模型实验、光弹性贴片、脆性涂层、云纹法、全息干涉、散斑干涉和声发射等方法。
电阻应变计测量以电阻应变片作为传感元件，粘贴在零件被测点的表面(图1)。当零件在载荷作用下产生应变时，电阻应变计发生相应的电阻变化,用应变仪测出这个变化,可据以计算被测点的应变和应力。它是一种常用的逐点测量表面应力的方法。这种方法使用方便，测量精度高(最高可达2~3%)，易于自动显示和记录。它可用于模型实验，也可在机器运行情况下对零件进行动态应力测量;不仅可用于通常工况,还可用于特殊工况如高温(至1000?)、深冷(-270?)、变温度、高压力(1000兆帕)、高真空、高频率(50万赫以上)、高重力加速度(60万g),以及腐蚀、强磁场、核辐射等特殊环境;不仅可用于近距离测量，还可用于远距离遥测。电阻应变计的栅长最短可达0.18毫米。用电阻应变计测得的应变是栅长内的平均值。
实验应力分析
实验应力分析
光弹性模型实验环氧树脂之类的透明塑料，在应变下具有暂时双折射效应和偏振光，利用这一干涉原理可测量零件的应力。先将透明塑料制成与零件形状相似的模型,在偏振光场中加载,即可看到模型由于受力而出现的干涉条纹(图2)。受力越大，出现的干涉条纹越多，越密集。通过对干涉条纹的测量和计算，可求出零件的全部应变和应力状态。它是一种全场的测量方法，可测量表面应力，也可测量内部应力。
齿轮、吊环等零件的应力状态不沿厚度方向变化，可制成平面模型进行应力分析。但许多零件如活塞、透平叶片等的应力状态，是沿长、宽、厚三个方向变化的，不能简化成平面模型，必须采用立体模型进行三维应力分析，常用的方法是应力冻结法。它是将立体光弹性模型加热到"冻结"温度(约110~120?)时施加载荷，缓冷至室温后方予卸载。模型在载荷作用下产生的双折射效应就"冻结"和保存下来。再从"冻结"模型中切取不同方向和不同部位的切片，进行光弹性应力分析。
光弹性贴片法将光弹性塑料片(厚约1~3毫米)粘贴在零件被测部位的表面，通过偏振光的照射和反射，测定贴片随零件表面变形而产生的干涉条纹，可得出零件表面的应力分布(图3)。它主要用于测量实物,也可用于模型实验，还可用高速摄影方法进行动态应力测量，以及测量弹塑性范围的应变。
实验应力分析
实验应力分析
脆性涂层法将一种特殊的脆性涂料涂在被测零件或模型的表面，分级施加载荷。当表面上某点的应力达到某一临界值时，该点的涂层就出现一条与主应力方向相垂直的裂纹，连接每级载荷的所有裂纹的端点，就得到一条等应力迹线。通过逐级加载，可得出涂层表面的主应力迹线(图4),显示主应力的方向和分布状况。但脆性涂层常受试验环境的温度和湿度的影响，测量精度不高，一般仅用以定性地(或粗略地定量)测出最大应力区和主应力的方向。
云纹法用感光或腐蚀的方法在两块透明版上刻画出密集的平行栅线。将其中的一块栅(称为试件栅)固定(或刻制)在试件的测试部位，而将另一块栅(称为参考栅)与试件栅紧贴，使参考栅与试件栅的栅线相重叠。当试件发生变形时试件栅便随之变形，而参考栅不变，从而产生出云纹条状，称为云纹。根据云纹的变化可求得试件的位移场或应变场。云纹法主要用于塑性变形测量、离面位移测量和高温应变测量等。这种方法的灵敏度和准确度还不很高，不适合于测量弹性范围的微小应变。
全息干涉法用全息照相将零件变形前后的光波波前记录在一张全息底版上。这两个波前的相互干涉会产生干涉条纹，根据干涉条纹图可分析零件的变形。
分析透全息干涉法可用于三维位移场的定量分析，观测机床实物或模型的变形,平叶片的振型和振幅,以及检测轮胎等的内部缺陷。全息干涉法与光弹性实验结合，称为全息光弹性法。它不仅能测得反映主应力差的等差线，还能测得反映主应力和的等和线，由此可求得试件上各点的主应力。这种方法在平面问题中已得到成功的应用。
散斑干涉法将激光束照射在零件的漫反射表面，便在零件表面外的空间形成随机分布的亮斑和暗斑，称为散斑。这些散斑随零件表面的变形而变化，对
比零件变形前后的散斑图的变化，可以检测出零件表面各点的位移量。用散斑干涉法可以测量孔周的应变集中、蜂窝夹层板的变形、断裂力学实验中的位移场等。
声发射零件在受力过程中产生变形或微裂时，常常发出微弱的声信号。接受和分析这些声信号，可以测定零件的开裂、监测疲劳裂纹的扩展等。
参考书目
张如一、陆耀桢主编:《实验应力分析》，机械工业出版社，北京，1981。
W.Dally，F.Riley，Experimental Stress Analysis，McGraw-Hill Book Co.,New York,1978.
范文四：实验应力分析
学号:
实验报告
课程名称 结构试验技术
班 级
姓 名
实验指导
武汉理工大学交通学院
2013年5月18日
实
验学习训练在钢构件上粘贴应变片。
目学习静态应变仪的使用方法。
的
实
验等应力梁、静态应变仪、一套相关实验工具和材料。 设
备
1. 贴片
在等应力梁上面贴0?、45?、90?三个方向的应变片，在下面贴0?、90?两
个方向的应变片。
实
验
1)准备:准备材料、筛选应变片、导线编号;2)在构件上定测点、定片型、过
编号;3)测点光洁:砂布磨到无纹无斑，丙酮棉球洗到无脏污;4)画线;5)程
贴片;6)接线;7)检查;8)记录;9)固化;10)封胶703。
2. 用直尺和卡尺量出有关尺寸。
3. 测量应变片K值。
4. 测量μ值。
5. 测量H值。
6. 电桥实验
1) 测主应力。用1、2、3应变片，接成1/4桥;分级加载2kg，读出ε、ε、ε。 04590
2) 在1~5片中，选四片接成两个半桥，分级加载卸载测量，并与1/4桥的ε比1
较。
3) 在1~5片中，选四片接成一个全桥，分级加载卸载测量，并与1/4桥的ε比1
较。
1. P=1kg时梁的表面应变
L(cm) b(cm) h(mm) 尺寸 38.3 4.01 5.00
6PL6×10×38.3ε===115με 252Ebh2.0×10×40.1×5.00
2. 测量K值。
把正面0?应变片、反面0?应变片分别接入应变仪，接成1/4桥;在应变仪上
设置K=2.00，自动平衡后加载P;读出正面0?应变片的应变ε，反面0?应1仪
变片的应变ε。 4
,,ε=0.5(ε?ε)，K=K?ε/ε，ε为上述计算值。数据记录表(με) 14xx仪仪仪
ε ε ε 仪14
112 -117 114.5
2.00×114.5K==1.99 115
3. 测量μ值。
重新设置应变仪，K=2.06。用应变仪读出某一载荷时正面0?、90?应变片的应
,,,变ε、ε，反面0?、90?应变片的应变ε、ε，μ=0.5εε+反ε/反ε。 090090090090
,,数据记录P=1kg，单位με 实
ε ε 反ε 反ε 090090验
116 -28 -117 30 结
?2830果 ,,μ=0.5×+=0.25 116?117
4. 测量H值。
用应变仪读出某一荷载时0?、90?应变片的应变ε、ε，然后用下式求H。 090
ε+με900,,,H=(其中μ=0.5εε+反ε/反ε) 090090ε+με090
数据记录(P=1.5kg，单位με)
ε ε 反ε 反ε 090090
116 -28 -117 30
?2830,,μ=0.5×+=0.25 116?117
?28+0.25×116H==1% ,,116+0.25×?28
5. 电桥
1) 测主应力
用1、2、3应变片，接成1/4桥;分级加载2kg，读出ε、ε、ε。 04590
+εEε1090122,,,,,,,σ=?ε?ε+2ε?ε?ε 20904509021?μ1+μ
12ε?ε?ε45090?1,,φ=tg 2ε?ε090
测量结果记录表(με)
测点号 1 2 3 4 5 采0 0 0 0 0 0 一级加载 114 43 -30 -114 33 二级加载 226 83 -59 -226 64 卸载一级 114 42 -31 -113 36 回0 0 1 2 0 2 结果处理:
(1)读数修正，回零读数大于3时，修正值=设计荷载读数-(1/2)回零读数。 (2)带入上式计算主应力、主方向。
读数修正及计算结果表
ε ε ε 反ε 反ε μ φ σMPa σMPa 0459009012一级加载 0.40? 114 43 -30 -114 33 0.28 22.9 0.32
-0.10二级加载 226 83 -59 -226 64 0.27 45.3 0.54 ? 卸载一级 0.20? 114 42 -31 -113 36 0.29 23.0 058
2) 在1~5片中选四片接成两个半桥，分级加载卸载测量，并与1/4桥的ε比较。列1出还能组成的半桥，越多越好。选1、3、4、5片，1、4和3、5分别接成半桥。 测量结果记录
1、3桥 4、5桥 正ε 反ε 11
采0 0 0 0 0 一级加载 -148 151 114 -114 二级加载 -289 291 226 -226 卸载一级 -149 150 114 -113
回0 -2 1 0 0 μ=0.26，ε、ε在不计误差的情况下满足ε=(1+μ)ε。 11仪仪
不计误差满足ε=2x正ε;ε=2μx反ε。 141351
3) 在1~5片中选四片接成一个全桥，分级加载卸载测量，并与1/4桥的ε比较。选11、3、4、5片按1—3—5—4的顺序接成一个全桥。
测量结果记录
全桥 正ε 反ε 11
采0 0 0 0
一级加载 291 114 -114
二级加载 583 226 -226
卸载一级 293 114 -113
回0 2 0 0 在不计误差的情况下，实验结果满足ε=2(1+μ)正ε=2(1+μ)反ε。 11仪
实此次实验，与我专业上学期开设的专业基础实验一脉相承，是对相关结构实
验验的进一步学习。在实验过程中，我们动手进行实践，操作相关仪器，是对课堂心
得 知识的重温。通过实验，我对本课程的内容有了更深入、更实际的了解。
范文五：电测法应力分析实验
第二章 电测法应力分析实验
电测法是实验应力分析中应用最广泛和最有效的方法之一, 广泛应用于机械、 土木、水利、材料、航空航天等工程技术领域,是验证理论、检验工程质量和科 学研究的有力手段。
第一节 矩形截面梁的纯弯曲实验
一、实验目的
1. 熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。 2. 测量矩形截面梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律。 3. 比较正应力的实验测量值与理论计算值的差别。 二、实验设备和仪器
1. 多用电测实验台。
2. YJ28A -P10R 型静态电阻应变仪。 3. SDX -I 型载荷显示仪。 4. 游标卡尺。
三、实验原理及方法
实验装置如图 2-1所示,矩形截面梁采用低碳钢制成。在梁承发生纯弯曲变 形梁段的侧面上,沿与轴线平行的不同高度的线段 22-、 11-、 00-、 11'-'、 22'-'(00-线位于中性层上, 22-线位于梁的上表面, 22'-'线位于梁的下 表面, 11-和 11'-'、 22-和 22'-'各距 00-线等距,其距离分别用 1y 和 2y 表 示)上粘贴有五个应变片作为工作片,另外在梁的右支点以外粘贴有一个应变片 作为温度补偿片。
将五个工作片和温度补偿片的引线以半桥形式分别接入电阻应变仪后面板上 的五个通道中,组成五个电桥(其中工作片的引线接在每个电桥的 A 和 B 端,温 度补偿片接在电桥的 B 和 C 端) 。当梁在载荷作用下发生弯曲变形时,工作片的
电阻值将随着梁的变形而发生变化,通过电阻应变仪可以分别测量出各对应位置 的应变值 实 ε。根据胡克定律,可计算出相应的应力值
实 实 εσE = 式中, E 为梁材料的弹性模量。
梁在纯弯曲变形时,横截面上的正应力理论计算公式为
z
I y M ?=
理
σ
式中:2/Fa M =为横截面上的弯矩; 123
/bh I z =为梁的横截面对中性轴的惯性矩; y 为中性轴到欲求应力点的距离。
图 2-1 矩形截面梁的纯弯曲
四、实验步骤
1. 测量矩形截面梁的各个尺寸,预热电阻应变仪和载荷显示仪。
2. 将各种仪器连接好,各应变片按半桥接法接到电阻应变仪的所选通道上。 3. 逐一调节各通道的电桥平衡。
4. 摇动多用电测实验台的加载机构,采用等量逐级加载(可取 kN 1=?F ) , 每增加一级载荷,分别读出各电阻应变片的应变值。
5. 记录实验数据。 6. 整理仪器,结束实验。 五、实验数据的记录与计算 实验数据的记录与计算见表 2-1。 六、注意事项
1. 加载时要缓慢,防止冲击。 2. 读取应变值时,应保持载荷稳定。
3. 各引线的接线柱必须拧紧, 测量过程中不要触动引线, 以免引起测量误差。
表 2-1 矩形截面梁纯弯曲实验的数据记录与计算
第二节 薄壁圆筒的弯扭组合实验
一、实验目的
1. 了解实验应力分析的基本理论和方法。
2. 测量在弯扭组合变形下薄壁圆筒表面指定点的主应力大小和方向。
3. 测量在弯扭组合变形下薄壁圆筒表面指定点与弯矩、扭矩和剪力分别对应 的应力。
二、实验设备和仪器
1. 弯扭组合变形实验装置。
2. YJ28A -P10R 型静态电阻应变仪。
3. 游标卡尺。
三、实验原理及方法
实验装置如图 2-2所示,圆筒的外径 mm 40=D ,内径 mm 34=d ,材料为铝 合金。通过转动加载手轮进行加载,采用等量逐级加载,载荷大小由数字显示仪 显示,根据载荷大小可计算出指定横截面 I I -上的弯矩、剪力和扭矩。
d
c
a
截 面
图 2-2 薄壁圆筒弯扭组合变形实验装置
图 2-3 b 点的应力状态
1. 测量主应力
选择横截面 I I -上的 b 、 d 两点进行测量, b 点的应力状态如图 2-3所示,
根据理论分析可知,正应力为
z
W M =
σ
式中:Fl M =; ()32143απ-=D W z ; D d /=α; D 为薄壁圆筒的外径; d 为薄 壁圆筒内径。
扭转切应力为
P
T W T =
τ
式中:(143p απ-=D W 。
在电阻应变仪中选择六个通道,按半桥接法将 b 、 d 两点的两个应变花的每 个应变片 4R ~6R 、 10R ~12R 分别接入电阻应变仪上所选的六个通道的 A 、 B 端; 将一个共用的温度补偿片接入电阻应变仪的任一 B 、 C 端,形成如图 2-4所示的 六个测量电桥电路。
截面
偿 片
C
D B A
U O
I
U R i
C
D
B A
U O
I
U 11
R R 5
图 2-4 主应力测量接线图 图 2-5 与弯矩对应的正应变测量
采用等量逐级加载,在每一载荷作用下,分别测得 b 、 d 两点的
45ε、
0ε、
和
45-ε。将测量结果记录在实验报告中,可用下列公式计算出 b 、 d 两点的主应
力大小和方向:
()???
?
??
??-+-+±+-=
-?-?2
45
2
45
45453
112112
ε
ε
ε
ε
νεεν
σσE ?
-??----=
454504545022tan εεεεεα
2. 测量与弯矩 M 对应的正应变
选择横截面 I I -上的 b 、 d 两点进行测量。将 b 、 d 两点应变花的两个 0方
向应变片 5R 和 11R 按图 2-5所示的半桥接法接入电阻应变仪的任一通道,可测得
b
、 d 两点与弯矩 M 所对应的正应变
2
du
M εε=
式中:du ε为电阻应变仪的读数。
3. 测量与扭矩 T 对应的切应变
选择横截面 I I -上的 a 、 c 两点进行测量。拆去电阻应变仪面板上的 1D 、 D 和 2D 三个接线柱上的连接片,任选一个通道,用 a 、 c 两点的 45和 45-方向的 四个应变片 1R 、 3R 、 7R 和 9R 接入电阻应变仪,组成如图 2-6所示的全桥电路 , 可测得 a 、 c 两点与扭矩 T 所对应的切应变
2
du T εγ=
原理分析:由理论分析可知 , 由于 a 、 c 两点位于中性轴上,所以无沿轴线方 向的线应变, a 、 c 两点均为纯剪切应力状态,与扭矩 T 和剪力 Q F 分别对应的切 应力 T τ和 Q
F τ为
补偿片
t
r T 2
0T 2πτ=
t
r F Q
0F Q πτ=
式中:()4/0d D r +=为薄壁圆筒的平均半径; ()2/d D t -=为薄壁圆筒的厚度。
设在沿四个应变片 1R 、 3R 、 7R 和 9R 方向上与扭矩 T 所对应的线应变分别为
1T ε、 3T ε、 7T ε和 9T ε,于是有
7T 9T 1T 3T εεεε-==-=
设在沿四个应变片 1R 、 3R 、 7R 和 9R 方向上与剪力 Q F 所对应的线应变分别为
1F Q ε、 3F Q ε、 7F Q ε和 9F Q ε,则有
9F 7F 1F 3F Q Q Q Q εεεε-==-=
根据电桥的性质可知,电阻应变仪的读数为
()()()()
3T 7F 7T 9F 9T 1F 1T 3F 3T du 4Q Q Q Q εεεεεεεεεε=+-+++-+=
即每个应变片与扭矩 T 所对应的线应变为 4/du T εε=。 说明全桥接法, 电阻应变仪 的读数为每个应变片实际应变值的四倍。
上述测得的是线应变值, 根据纯剪切应力状态下的应变分析可知, 在 a 、 c 两 点处与扭矩 T 所对应的切应变为
2
2du 3T T εεγ=
=
C
D B A
U O
I
U 1
R R 3
7
R R 9
C
D B A
U O
I
U 1
R R 3
9
R R 7
图 2-6 与扭矩对应的切应变测量 图 2-7 与剪力对应的切应变测量
4. 测量与剪力 Q F 对应的切应变
选择横截面 I I -上的 a 、 c 两点进行测量。 任选一个通道, 将 a 、 c 两点的
45、
45-方向的四个应变片 1R 、 3R 、 7R 和 9R 接入电阻应变仪,组成如图 2-7所示的
全桥电路。其测量原理同 3,但必须注意应变片在电桥中的接法不同。在此情况 下,电阻应变仪的读数为
()()()()
3F 9F 9T 7F 7T 1F 1T 3F 3T du Q Q Q Q Q 4εεεεεεεεεε=+-+++-+=
即每个应变片与剪力 Q F 所对应的线应变为 4/du F Q
εε=。由此可得,在 a 、 c 两点
处与剪力 Q F 所对应的切应变为
2
du
F Q εγ=
5. 测量切变模量 G
按照 3的方法,测量出切应变 T γ后,可计算出切变模量
T
γτ=
G
式中:t r T 20 2/πτ=为理论计算的切应力。 五、实验数据的记录与计算
1. 测量主应力
表 2-2a 薄壁圆筒弯扭组合实验的数据记录与计算(测量应变)
表 2-2b 薄壁圆筒弯扭组合实验的数据记录与计算(计算主应力及其方向)
2. 测量与弯矩、扭矩和剪力分别对应的应变和应力
表 2-3 薄壁圆筒弯扭组合实验的数据记录与计算(与内力对应的应变和应力)
六、注意事项
1. 加载时,最大载荷不得超过 N
500。
2. 应变片接入电阻应变仪的位置应正确,接线应可靠。
3. 注意半桥和全桥接法的不同。
4. 选择通道接好电桥后,加载前应将电桥逐一调节平衡,使电阻应变仪显示 表显示为零。
