偏拉与应力集中分析实验201905

用边界元法对发动机连杆应力集中部位的应力分析
郑大素
【期刊名称】《组合机床与自动化加工技术》
【年(卷),期】1997(000)001
【摘要】本文用边界元法对发动机连杆应力集中区，在拉、压两种交变应力工况下进行了应力分析。

【总页数】3页(P20-22)
【作者】郑大素
【作者单位】烟台大学
【正文语种】中文
【中图分类】TK403
【相关文献】
1.用边界元法计算螺纹槽管的应力集中 [J], 周博;欧贵宝;黄渭堂
2.边界元法解各向异性应力集中问题 [J], 李双;赵峻
3.用边界元法及光弹试验分析武器构件的应力集中问题 [J], 朱苹;徐振翔
4.开口角隅应力集中的重复子域边界元法 [J], 杨永谦;蔡乾亚
5.用边界元法及光弹试验分析武器构件的应力集中问题 [J], 朱苹;徐振翔
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

开孔板应力集中实验报告一、引言开孔板是一种常见的工程结构，在各个领域中得到广泛应用。

然而，开孔板的应力集中问题一直是一个重要的研究课题。

为了深入了解开孔板的应力分布特点，本实验通过设计合适的试验方案，进行开孔板应力集中实验，旨在探究开孔板的应力集中现象及其影响因素。

二、实验目的1. 研究开孔板的应力集中情况。

2. 探究不同开孔形状和尺寸对应力集中的影响。

3. 分析开孔板应力集中的原因及其对结构强度的影响。

三、实验装置和材料1. 实验装置：开孔板应力集中试验机、测力仪、开孔板样品。

2. 材料：选用高强度钢板作为开孔板样品。

四、实验步骤1. 准备开孔板样品：根据设计要求，采用激光切割技术在钢板上制作不同形状和尺寸的开孔。

2. 安装实验装置：将开孔板样品固定在实验机上，并连接测力仪以测量受力情况。

3. 施加载荷：通过实验机施加加载荷，记录测力仪的读数，得到开孔板在不同载荷下的应力数据。

4. 数据处理：根据测力仪读数和开孔板样品的几何参数，计算出应力的大小和分布情况。

5. 结果分析：对实验结果进行分析，比较不同开孔形状和尺寸对应力集中的影响。

五、实验结果与分析根据实验数据和计算结果，得到开孔板在载荷作用下的应力分布情况。

通过对比不同开孔形状和尺寸的实验数据，可以得出以下结论：1. 开孔板的应力集中现象明显，应力集中区域主要集中在开孔周围。

2. 开孔形状对应力集中有较大影响，较尖锐的开孔形状会导致更严重的应力集中现象。

3. 开孔尺寸对应力集中影响较大，开孔尺寸越大，应力集中现象越明显。

六、讨论与结论通过本实验的研究，我们得出了开孔板应力集中的一些规律和结论。

开孔板的应力集中现象是由于开孔周围的应力场发生变化所导致的，尖锐的开孔形状和较大的开孔尺寸会使应力集中现象更加严重。

应力集中会导致结构强度下降，容易引起开裂和破坏。

因此，在实际工程中，应根据具体情况合理设计开孔板的形状和尺寸，以减小应力集中现象，提高结构的强度和稳定性。

偏心拉伸实验报告实验目的，通过偏心拉伸实验，研究材料在拉伸过程中的变形和破坏特性，了解材料的力学性能。

实验原理，偏心拉伸是指在拉伸试样上施加偏心载荷，使试样在拉伸过程中产生偏心变形，从而引起试样的非均匀应变和破坏。

在偏心拉伸实验中，试样的拉伸变形主要包括轴向拉伸变形和偏心变形。

轴向拉伸变形是指试样在拉伸过程中发生的均匀拉伸变形，而偏心变形是指试样在偏心载荷作用下产生的非均匀应变和破坏。

通过对试样的偏心拉伸实验，可以研究材料的屈服特性、断裂特性和应变硬化特性。

实验步骤：1. 准备拉伸试样和拉伸设备；2. 在拉伸试样上标定偏心位置；3. 施加偏心载荷，进行偏心拉伸实验；4. 记录试样的拉伸变形和破坏情况；5. 分析实验数据，得出结论。

实验结果：通过偏心拉伸实验，我们观察到试样在偏心载荷作用下发生了非均匀应变和破坏。

试样的偏心变形导致了试样的局部应变集中，最终导致试样的破坏。

在实验中，我们还观察到试样的屈服特性和断裂特性，得出了材料的力学性能参数。

实验结论：偏心拉伸实验结果表明，材料在拉伸过程中会出现非均匀应变和破坏，偏心变形是导致试样破坏的主要原因之一。

通过偏心拉伸实验，我们可以了解材料的力学性能，为材料的设计和应用提供参考。

实验意义：偏心拉伸实验对于研究材料的力学性能具有重要意义，可以为工程结构的设计和材料的选择提供依据。

通过对材料的偏心拉伸实验，可以评估材料的抗拉强度、屈服特性和断裂特性，为工程实践提供参考。

总结：偏心拉伸实验是研究材料力学性能的重要手段，通过实验可以了解材料在拉伸过程中的变形和破坏特性。

偏心拉伸实验结果对于材料的设计和应用具有重要意义，可以为工程结构的设计和材料的选择提供依据。

希望通过本次实验，能够更深入地了解材料的力学性能，为工程实践提供更多的参考和支持。

实验一偏心拉伸试验[实验目的]1、测定偏心拉伸时的最大正应力，验证迭加原理的正确性。

2、学习拉弯组合变形时分别测量各内力分量产生的应变成分的方法。

3、测定偏心拉伸试样的弹性模量E 和偏心距e 。

4、进一步学习用应变仪测量微应变的组桥原理和方法，并能熟练掌握、灵活运用。

[使用仪器及工具]静态电阻应变仪、拉伸加载装置、偏心拉伸试样（已贴应变计）、螺丝刀等。

[试样及布片介绍]本实验采用矩形截面的薄直板作为被测试样，其两端各有一偏离轴线的圆孔，通过圆柱销钉使试样与实验台相连，采用一定的加载方式使试样受一对平行于轴线的拉力作用。

在试样中部的两侧面、或两表面上与轴线等距的对称点处沿纵向对称地各粘贴一枚单轴应变计（见图1、图2），贴片位置和试样尺寸如图所示。

应变计的灵敏系数K 标注在试样上。

[实验原理]偏心受拉构件在外载荷P 的作用下，其横截面上存在的内力分量有：轴力F N =P ，弯矩M =P ·e ，其中e 为构件的偏心距。

设构件的宽度为b 、厚度为t ，则其横截面面积A =t ·b 。

在图2所示情况中，a 为构件轴线到应变计丝栅中心线的距离。

根据叠加原理可知，该偏心受拉构件横截面上各点都为单向应力状态，其测点处正应力的理论计算公式为拉伸应力和弯矩正应力的代数和，即：26P M P Pe A W tb tbσ=±=±（对于图1布片方案） 图1 加载与布片示意图1图2 加载与布片示意图2312y P M P Pea y A I tb tbσ=±=±（对于图2布片方案） 根据胡克定律可知，其测点处正应力的测量计算公式为材料的弹性模量E 与测点处正应变的乘积，即：E σε=⋅1.测定最大正应力，验证迭加原理根据以上分析可知，受力构件上所布测点中最大应力的理论计算公式为：max 2max 22361122a P M P Pe A W tb tb P M P Pea y A I tb tb σσσσ⎧==+=+⎪⎪⎨⎪==+=+⎪⎩,理,理 （对于图布片方案） （对于图布片方案）（1）而受力构件上所布测点中最大应力的测量计算公式为：()()max 2max E E 1E E 2a a P M a P Ma σσεεεσσεεε==⋅=+⎧⎪⎨==⋅=+⎪⎩,测,测 （对于图布片方案）（对于图布片方案）（2） 2.测量各内力分量产生的应变成分P M εε 和由电阻应变仪测量电桥的加减原理可知，改变电阻应变计在电桥上的联接方法，可以得到几种不同的测量结果。

实验名称：偏心加载及应力集中分析实验工程实际中偏心加载的情况很常见。

如果忽略偏心的作用可能对结构设计和使用带来很大的误差和危险。

本实验提供一种偏心加载的拉伸试件。

通过实验观察偏心载荷作用下被测截面的应力分布规律，分析其内力，计算偏心距。

实际零构件由于结构细节设计的需要，如钻螺栓孔、开键槽等，使零构件外形具有几何不连贯性。

它改变了零构件的应力和应变的分布，造成“所谓”的应力集中的现象。

本实验对应力集中的问题进行演示和分析。

一．实验目的1．认识偏心加载对杆件承载的影响及应力分布的特点；2．测定偏拉试件被测截面的应力分布，分析其内力分量；3．测定偏心距；4．测定材料的弹性模量；5．通过观察应力集中的现象，了解应力集中的特点和分布规律，了解缺口形式及尺寸对应力集中系数影响。

二．实验设备和试件1．WDW-100（WDW-100E）电子万能试验机2．YE2539高速静态应变仪3．偏拉试件(45号钢)图1 偏心拉伸试件三．实验方法本实验采用电测应变方法。

在偏拉试件中部被测截面布置了6枚电阻应变片（120Ω,灵敏系数2.08），如图1所示，正面3枚，两侧各粘贴一枚，反面中间一枚。

通过销钉连接方式将偏拉试件安装在电子万能试验机上。

加载测量各点应变。

实验方案参考如下：1、根据给出的被测材料的许可应力,计算实验允许的最大载荷Pmax。

在初载荷、末载荷（小于Pmax）之间，采用分级加载（至少5个点）的方法加载并记录不同载荷下的各点应变数据。

要求实验至少重复两次，如果数据稳定、重复性好即可。

2、选作：选取测点选用组桥方式直接测出与各内力有关的应变。

（不分级加载，只记初载荷和末载荷下的应变）实验注意事项：1．实验前要确定加载范围和加载方案，并经带课老师认可后再加载实验；2．只能在安装试件前将载荷显示清零；3．加卸载速度<2mm/min。

如采用手动采样方式，可使用较慢的速度连续加载不停机采集应变或提前降低速度到分级载荷采集应变、采样后再恢复一般加载速度。

偏心拉伸实验报告实验结论偏心拉伸实验报告实验结论引言：偏心拉伸实验是一种常见的力学实验，用以研究材料在受拉力作用下的变形和破坏特性。

通过施加偏心拉力，可以模拟实际工程中材料所承受的不均匀受力情况，从而更好地了解材料的力学性能。

本文将总结偏心拉伸实验的结果，并得出实验结论。

实验设计：本次实验采用了标准的偏心拉伸试验机，选取了不同种类的材料进行测试，包括金属、塑料和复合材料。

每种材料都进行了多组试验，以确保结果的准确性和可靠性。

在实验过程中，我们记录了拉伸载荷、试样长度和试样断裂位置等数据。

实验结果：在所有的实验中，我们观察到了以下现象和结果：1. 材料的断裂位置：在偏心拉伸实验中，材料的断裂位置通常会出现在试样的较薄部分。

这是由于拉伸力的作用，使得试样的较薄部分承受的应力较大，从而导致破坏。

这一现象在金属和塑料试样中尤为明显，而在复合材料试样中稍微有所不同，可能会出现在不同的位置。

2. 材料的断裂形态：不同材料在偏心拉伸实验中的断裂形态也有所不同。

金属试样通常会出现拉伸断裂，即试样在拉伸力作用下逐渐拉长，最终发生断裂。

塑料试样则可能会出现拉断或剪切断裂，取决于材料的特性和结构。

复合材料试样的断裂形态更加多样，可能会同时出现拉伸、剪切和撕裂等多种破坏方式。

3. 材料的应力-应变曲线：通过对实验数据的分析，我们得到了材料的应力-应变曲线。

在拉伸阶段，材料的应变随着拉伸力的增加而线性增长，直至达到极限强度。

此后，材料开始发生塑性变形，应变增长速率逐渐减慢，直至材料最终断裂。

不同材料的应力-应变曲线形状和特点有所差异，这与材料的组成、结构和加工方式等有关。

实验结论：通过以上实验结果的观察和分析，我们得出以下结论：1. 材料的断裂位置受到拉伸力的影响，较薄部分承受的应力较大，容易破坏。

2. 不同材料在偏心拉伸实验中的断裂形态各异，金属试样通常呈现拉伸断裂，塑料试样可能出现拉断或剪切断裂，而复合材料试样的破坏方式更加多样。

偏心拉伸实验一．实验目的1．测定如图2所示试件，沿A-A加载时，即偏心拉伸时的拉应力和弯曲应力。

2．测定如图2所示试件，沿A-A加载时，即偏心拉伸时，横截面中性轴位置。

3．与理论值进行比较分析二．实验仪器和设备1．拉压实验装置一台2．YJ-4501静态数字电阻应变仪一台3．偏心拉伸试件一根（已粘贴好应变片）三．实验原理拉压实验装置见图1，它由座体1，蜗轮加载系统2，支承框架3，移动横梁4，传感器5和测力仪6等组成。

通过手轮调节传感器和移动横梁中间的距离，将万向接头和已粘贴好应变片的偏心试件（见图2），安装在上、下夹具中间。

若载荷作用在试件的对称轴线上，则此时试件横截面上只有拉应力，应力FSσ=F为作用在试件上的力，S为试件横截面面积。

图1偏心试件图2A A若沿A-A 加载，则此时试件受偏心拉伸，横截面上即有拉应力，也有弯曲应力，应力ZF M y S I σ=±M 为0.02F ，I Z 为形心轴惯性矩，y 为距形心轴距离（见图3）。

偏心试件弹性模量为70GN/m 2。

偏心试件上共粘贴有6片应变片，粘贴位置如图2所示，并已两两串联连接，见图4（a ）。

另有一个补偿块，补偿块上共粘贴四片应变片，其中绿色线为两片应变片串联连接线，见图2（b ）。

四．实验步骤1．首先将偏心试件安装至拉压实验装置的上、下夹具间，并通过试件对称轴。

2．接通测力仪电源, 将测力仪开关置开。

3．将应变片按图5串联单臂半桥接线法接至应变仪各通道上。

4．检查应变仪灵敏系数是否与应变片一致，若不一致，重新设置。

5．实验：图 3（a ）（b ）图4图5a．加初始载荷，初载菏取0.3KN，将应变仪各通道置零（可反复进行）。

b．加载荷至1.3KN，记录各通道应变读数。

c．载荷退至0.3KN，记录各通道应变读数，不为零时需重新置零。

d．再次加载至1.3KN，记录各通道应变读数。

0.3KN至1.3KN共做3遍，即记录3遍数据，（见附表）。

1. 实验目的及意义 (1)2. 实验器材 (1)2.1 XL2118C 型力&应变综合测试仪 (1)2.2试样及应变片介绍 (3)3. 电桥 (5)3.1测量电桥的工作原理 (5)3.2 温度补偿和温度补偿片 (6)3.3桥路连接 (7)4. 实验原理 (8)4.1 原理 (8)4.2 测量各内力分量产生的应变成分P ε和M ε (8)4.3 弹性模量E 的测量与计算 (10)4.4 偏心距e 的测量与计算 (10)5. 实验过程和结论 (11)5.1 实验步骤 (11)5.2实验数据处理 (12)6． 有限元分析 (13)6.1 有限元分析软件的选择 (13)6.2 试件的有限元分析 (15)6.2.1 正拉力下试件受力分析 (15)6.2.2偏心拉力下试件受力分析 (16)7. 结术语 (18)综合实验——偏心拉伸实验1. 实验目的及意义金属材料的拉伸试验是人们最早用来测定材料力学性能的一种方法，是应用最广泛的力学性能试验方法。

金属材料在外力作用下所表现出的各种特征，如弹性、塑性、韧性、强度等统称为力学性能指标。

金属材料的力学性能是其性能和可靠性的重要标志，拉伸性能更是金属材料的力学性能的重要参数。

通过拉伸实验，可以获得如抗拉强度、伸长率等多项金属材料的力学指标，为材料方面的科学研究创造价值。

本实验是针对偏心件，测量其弹性模量E和偏心距e，同时对应变仪测量微应变仪的组桥原理和方法进行理论和实际的掌握。

最后运用ANSYS有限元分析软件对偏心试样的变形和应力进行有限元分析。

2. 实验器材XL2118C型力&应变综合测试实验系统、偏心拉伸试样（已贴应变片）、螺丝刀等。

2.1XL2118C型力&应变综合测试仪XL2118C型力&应变综合测试实验系统包括力&应变综合测试仪和拉伸加载装置。

该应变仪采用最新嵌入式MUC控制技术、显示技术、模拟数字滤波技术等精心设计的。

实验五拉伸板孔边应力集中系数的测定一、实验目的1、练习等色线及等倾线的提取方法；2、绘制孔周边应力分布图；3、练习提取主应力轨迹图；4、确定孔周边应力集中系数。

二、实验设备偏光弹性仪三、实验模型及加载方式如图所示P拉伸板实验模型及加载方式四、实验步骤1．模型加工（1）按照图示尺寸加工模型，其中Ф10孔可先钻出Ф5小孔，再逐步扩至Ф7、Ф9、Ф9.5最后到Ф10。

将模型的一面用细砂纸打毛。

（2）测量模型的尺寸并做记录。

2.安装模型及调整仪器（1）将偏光弹性仪调整为正交圆偏振动，安装拉伸夹头，同时调节杠杆，使其达到平衡。

（2）将模型用销钉挂在拉伸夹头之间，加上初始载荷（约20N），开启白光光源。

（同时开启钠光灯预热），观察等差线图案是否对称，若不对称，适当调节夹头高度或重新修理模型，直至图案对称为止。

3．测定等差线级数及描绘等差线图案（1）用白光光源，逐步加载，仔细观察均匀区和孔边应力集中区的等差线级数及整个等差线图案的变化规律，特别注意观察孔周上各向同性点的位置及孔上下两个隐没点的变化情况，直至孔边最大应力集中区出现4级条纹，等基本弄清图案及级数变化规律后，卸除载荷（保留初始载荷）。

（2）改用单色光源，逐步加载，直至最大应力集中点出现4级条纹为止，用旋转分析镜法补偿均匀区的条纹级数，记录条纹级数载荷值。

（3）用铅笔在模型上描绘整个等差线图案，并标明级数，然后卸除载荷，取下模型。

用描图纸描摹等差线图案，标明级数，注意载荷量。

最后从模型上擦掉图案。

4.绘制等倾线图案（1）用白光光源，在正交平面偏振场下，施加适当的载荷，然后按逆时针方向同步旋转偏振轴，仔细观察分析等倾线的特征及其变化规律。

（2）用铅笔在模型上描绘出00、150、300、450、600及750等倾线，标明度数，并反复核对。

（3）核对无误后，卸下模型，用描图纸描摹出整个等倾线图案。

5.将实验结果交指导教师检查签字。

6.熄灭光源，清理现场。