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试验六弯扭组合应力测定试验

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实验六 弯扭组合应力测定实验
1. 实验目的与要求
1) 用电测法测定薄壁圆筒弯扭组合变形时截面危险点a 的主应力大小和方向；和理论值比较。

2) 用电测法测定薄壁圆筒弯扭组合变形时点b 处于纯剪状态下的最大剪应力，并和理论值比较。

2. 实验装置
弯扭组合变形实验装置见图6-1，简化模型如图6-2。

已知材料弹性模量GPa 210=E ，泊松比28.0=μ。

a
I I 截面
图6-2 薄壁圆筒弯扭组合变形实验简化模型
3. 应力状态分析
薄壁圆筒弯扭组合的内力如图6-3，相应I-I 截面上的应力分布如图6-4。

x
图6-1 薄壁圆筒弯扭组合变形实验装置
图6-3 薄壁圆筒弯扭组合的内力
(a)弯曲正应力分布
(b)扭转剪应力分布 (c)横向剪切应力分布 图6-4 薄壁圆筒弯扭组合的应力分布
1) 由应力状态分析可知b 点主应力最大，b 点的应力有弯σ和扭τ
，切应力0=剪τ
，弯曲应力弯σ最大，而扭τ对轴向应变无关，所以测弯σ时只要在b
点轴向布应变片R 3就可以测出弯σ。

b 点的应力状态如图6-5所示。

2)
扭τ在横截面周边处处相等。

在a 点纵向截面处不但有扭τ，而且还有剪切剪应力剪τ，且两者同方向，而弯曲正应力0=弯σ。

a 点的应力状态分析见图6-6。

为测出扭τ和剪τ，应变花布置如图6-2。

弯矩图扭矩图剪力图简图
扭τ扭
= +
图6-5 b 点应力状态及其分解
τ扭
τ剪
图6-6 a 点的应力状态分析
4. 测试方法
根据应力状态，可分别把弯曲的应变、扭转的应变、扭转和剪切的组合应变、剪切应变测出来，再分别求出各种变形下的应力，最后根据公式求出b 点主应力的大小、方向和a 点的最大切应力。

a 、
b 点的各工作片R 1~R 6均采用1/4桥连接(外加温度补偿片)，其相应的读数应变为
ε1~ε6。

4.1测弯曲正应力弯σ
b 点应变花如图6-2， b 点应力状态如图6-5，b 点切应力0=剪τ，而扭转剪切变形不改变轴向长度，所以测出的应变ε3就是弯曲变形下的应变值，故：
3εσ⋅=E 弯
4.2测扭转切应力扭τ
b 点的应力状态如图6-5，若在x-y 平面内，沿x ，y 方向的线应变为x ε、y ε，剪应变
为xy γ，据应变分析知，沿与x 轴成α角的方向线应变为：
αγαεεεεεα2sin 2
1
2cos 2
2
xy y
x y
x --+
+=
b 点应变花如图6-2，3εε=x 、1εε=y ，xy γ为扭转剪应变xyT γ。

当α=45°时，245εε= ，由上式可求得：
2312εεεγ-+=xyT
)2()
1(2231εεεμγτ-++=
=E
G xyT 扭
4.3测横向力引起的剪切应力剪τ
a 点的应变花如图6-2，则：
xy y
x γεεε212
45++=
-
xy y
x γεεε2
12
45-+=
x εε=
在a 点，645εε=- ，445εε= ，则
464545εεεεγ-=-=-
xy
由a 点应力状态图6-6知，xy γ为扭转剪应变xyT γ与剪切剪应变xyV γ之和xyTV γ，又扭转剪应变xyT γ在a 、b 两点相同，故：
43126231462)2()(εεεεεεεεεεγγγ---+=-+--=-=xyT xyT V xyV
)2()
1(243126εεεεεμτ---++=
E
剪
4.4 测扭剪组合（即最大切应力）剪扭τττ+=max
由a 点应力状态图6-6、a 点的应变花图6-2知：
46εεγ-=xyTV
)()
1(246max εεμτ-+=
E
5. 实验步骤
1) 测量基本参数s 、l 及薄壁圆筒的外径D 、内径d 。

2) 将a 、b 点的各工作应变片R 1~R 6均采用1/4桥连接(外加温度补偿片)， 调节电桥平衡（按操作规程），分级等量加载5次，记下每次加载相应的应变值，如表6-1。

3) 按上述方法测出应力弯σ、扭τ、剪τ、max τ的应变值，因剪τ很小，所以测的应变值可能很小，不必怀疑。

4) 关闭电源，卸载，整理仪器。

6. 实验数据记录与处理
表6-1 薄壁圆筒弯扭组合实验的数据记录与计算（测量应变）
表6-2 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）
表6-3 薄壁圆筒弯扭组合实验的数据记录与计算（与内力对应的应力）
7.[附]理论计算公式
7.1计算弯曲正应力弯σ
Z
W M
=
弯σ， )1(3243Z απ-=D W ， D d =α 7.2计算扭转切应力扭τ
P
n W M =扭τ ， )1(1643
P απ-=D W 7.3计算剪切切应力剪τ
b
I FS
z z max =剪
τ
12
33max
z d D S -=
4
4Z (1)64
D I πα=
- D d α=-
7.4求最大切应力max τ
剪扭τττ+=max
7.5 求b 点的主应力大小和方向1σ、2σ、α
2
2
2
,122扭弯弯
τσσσ+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛±= 弯
扭
στα22=
tg。

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扭弯组合主应力测定实验

扭弯组合主应力测定实验

扭弯组合主应力测定实验在工程领域中，材料的强度是一个非常重要的参数。

为了能够更好地了解材料的强度特性，科学家们开展了各种各样的实验研究。

其中，扭弯组合主应力测定实验是一种非常常见的实验方法。

扭弯组合主应力测定实验是一种通过对材料进行扭转和弯曲加载，来测定材料主应力的实验方法。

在这种实验中，材料会同时受到扭转和弯曲的作用，从而产生多个主应力。

通过测定这些主应力的大小和方向，可以得到材料的强度特性。

在扭弯组合主应力测定实验中，需要使用一些特殊的实验设备。

其中，最常见的设备是扭转弯曲试验机。

这种试验机可以通过旋转和弯曲两个方向对材料进行加载，从而产生扭转和弯曲的作用。

同时，试验机还可以测定材料的应变和应力，从而计算出材料的主应力。

在进行扭弯组合主应力测定实验时，需要注意一些实验细节。

首先，需要选择合适的试样形状和尺寸。

通常情况下，试样的形状为圆柱形或矩形，尺寸要足够大，以保证实验结果的准确性。

其次，需要选择合适的加载方式和加载速度。

加载方式可以是单向加载或多向加载，加载速度要适当，以避免试样破坏过快。

最后，需要对实验数据进行处理和分析，以得出材料的主应力特性。

扭弯组合主应力测定实验在工程领域中有着广泛的应用。

例如，在航空航天领域中，需要对飞机和航天器的材料进行强度测试，以确保其安全可靠。

在汽车工业中，需要对汽车零部件的材料进行强度测试，以确保其能够承受各种复杂的力学作用。

在建筑领域中，需要对建筑材料进行强度测试，以确保其能够承受各种自然灾害和人为破坏。

扭弯组合主应力测定实验是一种非常重要的实验方法，可以帮助科学家们更好地了解材料的强度特性。

通过这种实验方法，可以为工程领域中的各种应用提供可靠的数据支持，从而保障人们的生命财产安全。

实验六+++薄壁管弯曲、扭转组合应力的测定

实验六+++薄壁管弯曲、扭转组合应力的测定

实验六薄壁管弯曲、扭转组合应力的测定一、实验目的工程实际中的构件一般处于复杂应力状态下，往往是几种基本变形的组合，要确定这些构件上某点的主应力大小和方向，也就比较复杂，甚至有些复杂的工程结构尚无准确的理论公式可供计算，在这种情况下，常常要借助实验的方法解决，如电测法、光测法等。

本实验的目的是在复合抗力下的应力，应变测定。

包括通过薄壁圆管在弯扭组合作用下其表面任一点主应力大小和方向的测定；薄壁管某截面内弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应变的测定。

1.学习电阻应变仪的使用，学习了解半桥和全桥的组桥技术。

2.通过组桥技术，学习掌握在弯扭组合条件下分离弯曲正应变、扭转剪应变、弯曲剪应变的测量技术。

二、仪器设备1、静态电阻应变仪2、多功能组合实验台三、实验装置实验装置如图3-1所示，它由圆管固定支座1、空心圆管2、固定立柱图3-2 受力简图及几何尺寸3、加载手轮4、荷载传感器5、压头6、扭转力臂7、测力仪8、应变仪9等组成。

实验时顺时针转动加载手轮，传感器和压头使随螺杆套向下移动。

当压头和扭转力臂接触时，传感器受力。

传感器把感受信号输入测力仪，测力仪显示出作用在扭转力臂端点D处的荷载值ΔPo端点作用力ΔP平移到圆管E点上，便可分解成2个力：一个集中力ΔP和一个扭矩Mn=ΔP×a。

这时，空心圆管不仅受到扭矩的作用，同时还受到弯矩的作用，产生弯扭组合变形。

空心圆管材料为不锈钢，外径D=47.20 mm,内径d= 40.7 mm,其受力简图和有关尺寸见图3-2所示。

I-I截面为被测试截面，取图示A、C二个测点，在每个测点上各贴一枚应变花。

四、实验原理和方法由截面法可知，I-I截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩，A、C点均处于平面应力状态。

用电测法测试时，按其主应力方向已知的和未知的，分别采用不同的布片形式。

1、主应力方向已知主应力的方向就是主应变方向，只要沿两个主应力方向各贴一个电阻片，便可测出该点的两个主应变ε1和ε3,进而由广义虎克定律计算出主应力σ1和σ3：σ1=(ε1+με3) ，σ3=(ε3+με1)2、主应力方向未知由于主应力方向未知，故主应变方向也未知。

弯扭组合变形主应力实验

弯扭组合变形主应力实验

实验五弯扭组合变形主应力实验一、实验目的1、用电测法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向；2、在弯扭组合作用下，分别测定由弯矩和扭矩产生的应力值；3、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会全桥法测应变的实验方法。

二、仪器设备1、弯扭组合变形实验装置；2、YD-2009型数字式电阻应变仪；三、试件制备与实验装置1、试件制备本实验采用合金铝制薄壁圆管作为测量对象。

为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B点、管底D点各粘贴了一个45º应变花（如图4-5-1），圆管发生弯扭组合变形后，其应变可通过应变仪测定。

图4-5-12、实验装置如图4-5-1所示，将薄壁圆管一端固定在弯扭组合变形实验装置上，逆时针转动实验架上的加载手轮，通过薄壁圆管另一端的钢丝束施加载荷，使圆管产生变形。

从薄壁圆管的内力图4-5-2可以发现：薄壁圆管除承受弯矩M作用之外，还受扭矩T的作用，圆管处于“组合变形”状态，且弯矩M=P•L，扭矩T= P•a图4-5-2 内力图图 4-5-3 单元体图四、实验原理1、主应力大小和方向的测定如图4-5-3，若测得圆管管顶B 点的-45º、0º、45º三个方向（产生拉应变方向为45º，产生压应变的方向为-45º，轴向为0º）的线应变为ε-45º、ε0º、ε45º。

由《材料力学》公式αγαεεεεεα2sin 212cos 22xy -++=-yx yx 可得到关于εx 、εy 、γxy 的线形方程组()[]()[]452sin 21452cos 22xy45-⨯--⨯++=--γεεεεεyx yx220y x yx εεεεε-++=()()452sin 21452cos 22xy 45⨯-⨯++=-γεεεεεyx y x联立求解以上三式得εx =ε0ºεy =ε-45º+ε45º-ε0ºγxy =ε-45º-ε45º则主应变为εγεεεεε2xy 22,1222⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛±+=-y x yx yxy xεεγα--=02tg 由广义胡克定律()21211μεεμσ+-E=()12221μεεμσ+-E=得到圆管的管顶A 点主应力的大小和方向计算公式()()()()()24524545452,1012212----+++E ±-E =εεεεμμεεσ454504545022tg -----=εεεεεα2、弯矩产生的应力大小测定分析可知，圆管虽为弯扭组合变形，但管顶B 和管底D 两点沿x 轴方向的应变计只能测试因弯矩引起的线应变，且两者等值反向。

实验六弯扭组合应力测定实验

实验六弯扭组合应力测定实验

实验六弯扭组合应力测定实验一、实验目的1. 理解弯扭组合应力的概念和计算方法；2. 掌握应力测量仪器的使用方法；3. 学会进行弯扭组合应力测量实验。

二、实验原理弯曲和扭转同时作用在同一构件上时，构件上就存在着同时作用的弯矩和扭矩，由此产生的应力称为弯扭组合应力。

弯扭组合应力的计算公式为：τmax=T/(J/2)*r+W/(b*h)其中，τmax为弯扭组合应力，T为扭矩，J为极振系数，r为截面离中心轴的距离，W 为弯矩，b为宽度，h为高度。

三、实验器材1. 弯扭试验机；2. 应变计；3. 测力计；4. 转角计；5. 计算机等。

四、实验流程1. 将试件固定在试验机上，并根据实验要求调整试验机的参数；2. 根据试验要求，在试件上粘贴应变计；3. 用测力计分别测量试件上的弯矩和扭矩；5. 结合试验数据，在计算机上进行弯扭组合应力的计算；6. 根据计算得到的结果，确定试件的最大应力值。

五、实验注意事项1. 在进行试验前，应仔细检查试件和试验机的状态，确保没有任何损伤和故障；2. 试件在安装时必须保持平衡，避免产生偏心或错位；3. 对于应变计的粘贴，应事先了解其粘贴方法和位置，保持粘贴位置的一致性；4. 在进行测力计和转角计测量时，应严格按照操作要求进行；6. 在试验进行过程中，如发现任何异常情况，应及时停止试验，并排查故障及原因。

六、实验结果与分析根据实验测量值和计算值，确定试件的最大应力值，并进行对比分析。

七、实验结论由实验所得到的结果，得出试件的最大应力值。

同时，根据实验得出的数据和对比分析，得到实验结论。