实验三 薄壁圆筒弯扭组合主应力测定

实验三薄壁圆筒弯扭组合主应力测定一、试验目的1．测定薄壁圆筒弯扭组合变形时指定点的主应力和主方向，并与理论计算值比较。

2．学习用应变花测定构件某点主应力和主方向的方法。

二、设备和仪器1、多功能力学实验台2、YE2538A 程控静态应变仪三、试样薄壁圆筒（见图）左端固定，籍固定在圆筒右端的水平杆加载。

在截面I-I 处粘贴有应变片m、n、a、b、c、d、e 和f，在截面II-II 处粘贴有应变片g 和h，其中应变片m 和n 粘贴于圆筒最高点和最低点，其方位均沿圆柱面母线。

其余各应变片粘贴的位置如图11-1a 和图11-1b 所示，它们的方位均与圆周线成45°或-45°角，展开图如图（11-1c）所示。

圆筒用不锈钢1Cr18Ni9Ti 制造，材料弹性模量E = 202 Gpa ，泊松比μ=0.28 ，圆筒外径D=40mm，内径d=36.40mm。

在图中的k 是三轴应变花，它的三个敏感栅与圆筒母线的夹角分别是0°、60°和120°（见图）。

四、实验原理据平面应变分析理论知，若某点任意三个方向的线应变已知，就能计算出该点的主应变和主方向，从而计算出主应力。

因此测量某点的主应力和主方向时，必须在测点布置三枚应变片。

通常将三个敏感栅粘贴在同一基底上，称为应变花。

常用的应变花有两种：一种是三敏感栅轴线互成120°角（如图13-1 所示），称等角应变花。

另一种是两敏感栅轴线互相垂直，另一敏感栅轴线在它们的分角线上，称直角应变花。

我们采用的是前者。

由应变分析和应力分析理论知，测得ε0 o、ε60 o 和ε120 o 后，可按下列公式计算主应力和主方向：五、实验步骤1．将弯扭组合实验装置旋转到位（有锥销定位）并固定，将加载用附件安装好。

2．力传感器接线、设置参数。

载荷限值设置350N3．将应变花的三个敏感栅分别接入所选通道（通常0°、60°、120°三敏感栅依次选1、2、3 通道），按多点1/4 桥公共补偿法接线。

薄壁圆筒在弯曲和扭转组合变形下的主应力测试实验
实验目的： （1）了解在弯曲和扭转组合变形情况下的测试方法
（2）测定薄壁圆筒试件在弯曲和扭转组合受力情况下，试件表面某
点的正应力，并与理论值比较。

实验仪器： XL3418材料力学多功能试验台；测力仪；静力电阻应变仪。

实验原理： 薄壁圆筒受弯曲和扭转组合作用，使圆筒的m 点处于平面应力状态如图1所示。

在m 点单元体上有弯矩引起来的正应力x σ，和由扭矩引起来的剪应力n τ。

主应力是一对拉应力1σ和一对压应力3σ。

理论值计算：
132x σσσ=±
022n
x
tg τασ-=
x z M
W σ= 4
3132z D d W D π⎡⎤⎛⎫=-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦ M P L =∆⋅
n T
T
W τ= 43116T D d W D π⎡⎤⎛⎫=-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦
T P a =∆⋅
实验值计算：
°
°
145453()2(1)E εεσσμ-+=- °°°°°45-450045-45()2(2)
tg εεαεεε-=
--
图1 圆筒m 点的应力状况。

薄壁圆管弯扭组合变形测定实验报告数据薄壁圆管弯扭组合变形测定实验被广泛应用于管件的研究与开发。

组合变形可以有效的预测管件组合连接的性能、寿命以及机械特性，是非常重要的。

本文针对薄壁圆管弯扭组合变形的测定实验进行了报告，主要详细介绍了实际测试参数以及激活试验的步骤与测试数据，并且对测试结果进行了分析。

首先，说明实际进行测试的薄壁圆管弯扭组合参数，主要包括外径为20mm、壁厚为2mm的圆管，外面覆盖紧固件。

紧固件包括M20×2.5螺旋紧固件和M20×3.5普通螺栓。

实验中弯曲圆管以一定的频率和扭曲力使其变形，以模拟实际服役过程中的变形。

接着，介绍实验的步骤与测试数据。

测试开始前，圆管的径向和轴向变形记录在表1中。

实验共分为两个步骤：步骤一进行弯曲变形，步骤二进行扭曲变形。

在弯曲变形的实验中，测试频率为1.5Hz，载荷范围为0.4~0.6N，变形量从0~5度逐步增加，每次增加1度，循环7次，变形量从5~-5度，每次减少1度，循环7次，最终累计变形量为50度，每次变形变形量都得到记录，详细记录见表2。

在扭曲变形的实验中，测试频率为1.5Hz，载荷范围为0.4~0.6N，变形量从0~45度逐步增加，每次增加5度，循环9次，变形量从45~-45度，每次减少5度，循环9次，最终累计变形量为90度，每次变形变形量都得到记录，详细记录见表3。

最后，对薄壁圆管弯扭组合变形测试结果进行分析。

分析以薄壁圆管变形量和比重曲率为主要指标，记录在表4中，可以看出薄壁圆管变形量在弯曲测试中最大值到达了19度，在扭曲测试中最大值到达了39度；而比重曲率也随之变化，其最大值达到了0.000632。

根据结果，可以得出薄壁圆管在变形受力过程中，曲率变化是连续的，变形量变化也是有序的，比重曲率也有一定的变化，说明管件在变形受力过程中，能够得到较好的适应性，管件的结构强度也可以较好的满足实际应用的需求。

总的来说，本文对薄壁圆管弯扭组合变形测定实验进行了报告，在实验中，使用了M20×2.5螺旋紧固件和M20×3.5普通螺栓，变形量最大达到了19度和39度，比重曲率最大达到了0.000632。

薄壁圆筒内力素及主应力测定实验摘要：关键词：桥、内力、弯矩、扭矩实验值与理论值存在误差的原因主要是由于实验过程中的累积误差及实际实验条件与理想环境不一致所致，另外应变花的布置位置和布置方向有偏差对实验结果也有一定的影响。

摘要：在实际测量过程中，电阻应变片的贴片位置、栅长大小以及横向效应均会对测量的精确度产生影响。

该文从以上3个方面对《材料力学》课程的电测综合性实验——圆筒的弯扭组合实验中，利用全桥接法测量弯曲切应变的误差原因进行了全面分析，指出测量误差主要是由于电阻应变花的敏感栅中心偏离中性轴所致。

关键词：弯扭组合；弯曲切应变；电阻应变花；测量误差。

电阻应变测量技术(简称电测法)是用电阻应变片测量构件表面的应变，根据应力与应变之间的关系，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法，具有电阻应变片的尺寸小、重量轻、安装方便、一般不会干扰构件的应力状态、测量灵敏度与精度高等优点，是工程实验应力分析中应用最广泛和最有效的手段之一。

在教学过程中我们发现，主应力、与弯矩对应的正应变以及与扭矩对应的扭转切应变的测量结果均与理论值接近，误差很小，而与剪力对应的弯曲切应变的测量结果与理论值相比误差较大，高达58％左右。

圆筒的弯扭组合实验装置如图1所示，圆筒的外径D=40 am，内径d=34 mm，圆筒的材料为铝合金，其E=70 GPa，移=0．33。

I—I横截面处的外表面中性轴上的A、c点和上下边缘的B、D点作为测量点，在每个测量点粘贴1个450一3直角应变花。

圆筒在测量点位置的展开图以及各敏感栅的编号如图2所示，其中每个应变花中间的敏感栅沿圆筒的轴线方向。

为了观察实验数据的线性情况，实验采用等量逐级加载方式，载荷增量为△F=100N。

与剪力对应的弯曲切应变利用A、C两点的450和一450 4个敏感栅(即敏感栅1、3、7、9)组成如图3所示的全桥电路进行测量，该桥路可消除扭转切应变而仅保留弯曲切应变，且扩大了输出值，提高了实验的测量精度。

薄壁圆管弯扭组合变形测定实验报告数据随着发展，薄壁圆管已经成为多个领域的重要元件，并可用于满足许多不同的需求。

以薄壁圆管为研究对象的变形实验的结果，可以深入了解圆管的变形特性，为薄壁圆管应用和研究作出科学可靠的贡献。

本文研究薄壁圆管弯扭组合变形测定实验。

实验准备实验准备包括选择正确的圆管，准备测试条件，准备测试仪器，以及安装测试仪器。

研究圆管的钢材为45#，表面阳极氧化处理。

圆管的外径为（50，60，70，80）mm，壁厚分别为（2，3，4）mm。

为了准确测量圆管弯扭变形，我们使用三轴张计测试仪器，安装在圆管上。

实验过程实验过程主要包括：首先设置实验条件（包括规定的外径、壁厚、弯曲角度等），将圆管垂直固定在实验台上，然后控制电动千分尺在给定的偏转角度范围内轻轻地弯曲圆管，并使用三轴张力计测量圆管的弯曲角度。

实验分别在温度20°C、 30°C和40°C下进行，每种温度下进行3次实验，对每种实验条件重复3次，以准确测定圆管在各种温度和角度条件下的变形情况。

实验结果实验结果表明：随着温度的升高，圆管的弯曲角度也随之增加，最大角度可达26°。

薄壁圆管的变形角度与外径、壁厚以及弯曲角度密切相关，当外径和壁厚不变时，圆管的变形角度越大，变形角度越大。

此外，圆管弯曲变形也与材料本身的性能有关，钢材的强度越高，圆管的变形角度越小。

结论薄壁圆管的弯扭变形实验表明：外径、壁厚与圆管弯曲角度的变化有直接的关系；随着温度的升高，圆管的变形角度增大；另外，材料性能也会影响圆管的变形性能，钢材强度越高，圆管变形角度越小。

本实验为薄壁圆管的研究开发和实际应用提供了科学可靠的参考，也为更深入相关研究提供了依据。

薄壁圆筒在弯扭组合变形主应力测定报告一、概述薄壁圆筒是工程中常见的一种结构形式，其在使用过程中受到的弯曲和扭转载荷往往同时存在，因此对其在弯扭组合变形条件下的主应力进行准确测定具有重要意义。

本报告旨在对薄壁圆筒在弯扭组合变形下的主应力进行测定，并提供权威的数据支持。

二、实验目的1.对薄壁圆筒在弯曲和扭转载荷下的主应力进行测定；2.掌握薄壁圆筒在弯扭组合变形条件下的变形规律；3.提供准确可靠的数据支持，为工程设计提供参考依据。

三、实验原理在弯曲和扭转载荷共同作用下，薄壁圆筒内部会产生主应力和主剪应力。

其主应力由弯曲应力和扭转应力共同决定，根据相关理论原理，可以通过测定薄壁圆筒表面的变形情况，推导出其在弯扭组合变形条件下的主应力。

四、实验装置和材料1.薄壁圆筒实验样品；2.应变仪；3.扭转载荷施加装置；4.弯曲载荷施加装置；5.数据采集系统；6.相关辅助工具；7.其他必要的辅助材料。

五、实验步骤1.准备薄壁圆筒样品，清洁表面并固定在实验台上；2.根据实验要求，施加弯曲载荷，并记录薄壁圆筒的变形情况；3.根据实验要求，施加扭转载荷，并记录薄壁圆筒的变形情况；4.利用应变仪等装置对薄壁圆筒表面的应变变化进行实时监测和记录；5.根据采集的数据，推导出薄壁圆筒在弯扭组合变形条件下的主应力。

六、实验数据处理和分析1.根据实验采集的数据，绘制出薄壁圆筒在不同弯曲和扭转载荷下的主应力变化曲线；2.对数据进行详细分析和比对，得出薄壁圆筒在不同载荷情况下的主应力范围；3.分析实验中存在的误差和不确定性，并提出相应的修正方案；4.对实验结果进行合理的解释和结论。

七、实验结果与结论1.根据实验数据处理和分析，得出薄壁圆筒在弯扭组合变形条件下的主应力范围为△σ；2.对实验结果进行科学的解释和结论，明确指出实验的可靠性和局限性；3.在结论部分提出对后续研究和工程应用的建议和展望。

八、实验总结1.总结全文工作，重点强调实验的意义和价值；2.对实验中存在的问题和不足进行梳理和反思；3.为未来相关研究和工程设计提供经验和借鉴。