组 合 变 形 实 验材料力学实验报告

组合变形实验一. 实验目的：1. 学习组合变形情况下的应力测定方法。2. 熟悉应变仪全桥测量原理及接桥方法3. 对在弯扭组合受力状态下的薄壁圆管，分别测定其弯曲正应力和扭转剪应力，并与理 论值比较。二. 实验设备：多功能实验台、程控静态电阻应变仪、数字测力仪三. 试验原理：1）参阅材料力学、工程力学课程的教材及其他相关材料。2）组合变形实验装置如图：固定在祷铁框架上测试的试样为薄壁圆管，其长度为'，一端固定在铸铁框架上，另一端通过扇形加力臂 上的钢丝绳对薄壁圆管试样施加载荷。在钢丝绳与加载手柄之间连接一个力传感器，通过数 字测力计把传感器的信号显示出来。在试样的上下边缘对称位置，粘贴互相垂直的鱼尾应变 花2片，如图所示。当试样受到F力作用时，薄壁圆管试样上的应变片均受到弯曲与扭转应 变，即士% ±£n。在比例极限内，应力与应变之间存在着正比关系，即。=E£通过测得的应变值便可计算出该点的应力数值。在理论课中已经学习了强度理论，也了解受弯扭组合变形的应力状态，因此也就可以 分析出各应变片感受的应变关系，我们利用电桥输出特性，通过巧妙的全桥接桥方式，就可 以只测出由扭矩产生的应变或由弯矩产生的应变，即£读=4£弯或£读=4£扭，6= »£在测量由弯矩产生的应变时，根据应力状态理论可知45020，所以对于由弯6 = 6_矩产生的00方向的应变即为001 450，由虎克定律得到弯曲正应力"=E '6 0。在测量由扭矩产生的应变时，取薄壁圆管试样上测点处单元体，如下图所示的应力状态其中有:dydxdxdl =同时 cosa， dldy y =厂 在比例极限内，近似地夫 dxdl - dy sin adldy sin ady .1 dy . _ 二sin a cos a sin 2adldxdx2 dx所以cosadl1dl1-sin 2a£ £ - y sin 2a故 dl 2R，由于adl ，所以 a 2 R在弯扭组合变形实验中，使用的是互相垂直的鱼尾应变花，其贴片方向且与轴线成土 450,1故a =45。，则气广2 Y R，即Y次广由剪切虎克定律得到扭转剪应力'-G气R。四. 实验步骤1. 量取试样相关尺寸，加载力臂，2. 根据电测原理、电桥输出特性，通过讨论分析弯曲正应变和扭转剪应变的全桥接桥方 式。3. 按照第二步分析的结果，将应变片接入应变仪。4. 打开电源开关，当程序结束后，用通道切换键，找到你所接入的通道，按下“自动平 衡”键使应变仪通道清零。5. 打开测力计电源开关，确定档位（SCLY-2数字测力计选20KN档，XL2116A测力仪选 N档）。在确认没有给薄壁圆管试样梁加力的情况下，按下“清零”键。6. 逐级加载，每增加0.1KN记录一次应变仪的读数，载荷加至0.4KN后，卸载。7. 在完成弯曲应变测量后，从第三步重复，测量扭转应变。五. 实验记录1. 试样及装置的相关数据：内径d=外径D=弯矩力臂RW=扭矩力臂Rn=弹性模量E=泊松比p =2. 实验记录：载荷测弯曲正应变时测扭转剪应变时应变仪读数C读数差 C应变仪读数C读数差 C平均值六. 数据处理七. 实验结论八. 分析思考题1. 如果再给你2个电阻，2个温度补偿片，阻值均为R,你还可以采用什么接桥方式， 来完成本次实验测量？请详细阐述其中一种方法？2. 对于本次实验，你有什么体会？你有什么建议？九. 实验报告要求请在实验报告中阐述你设计的接桥方式，画出示意图，详细推导其原理。