《复杂应力实验》PPT课件.ppt

一、试验目的,2用电测法测定平面应力状态下一点主应力的 大小及方向；,3测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别 由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。,二、试验仪器,1弯扭组合试验装置；,2BZ6104多功能信号采集分析仪。,薄壁圆筒的弯扭组合变形,1掌握电测应变花的运用,三、试验原理,1应变片的类型,薄壁圆筒的弯扭组合变形,应变片可以测量一个方向上的线应变，那么要测量多个方向上的应变就必须使用应变化，所谓应变化，实际就是多个应变片的组合（把它们同时贴在一个基底上）,常用应变片有几种类型：,2结构示意图,I-I截面受三种载荷作用,D=80mmd=70mm,Mn=PaM=PbQ=P,a=500mmb=250mm 300)mm,薄壁圆筒的弯扭组合变形,第一步：将载荷P向II-II截面简化,P,I,I,I I,I I,Mn,III,III,截面III：载荷P,截面II：载荷P扭矩Mn(Pa),薄壁圆筒的弯扭组合变形,第二步：将载荷P由II-II截面向I-I截面简化,P,I,I,I I,I I,Mn,P,I,I,Mn,M,截面II：载荷P扭矩Mn(Pa),截面I：载荷P扭矩Mn(Pa)弯矩M（Pb),薄壁圆筒的弯扭组合变形,因此，截面I-I上一点A，受到弯矩M、扭矩Mn和剪力P三种作用,第一，弯矩 弯矩M在截面上产生垂直于截面的正应力，中性层之上为拉应力，中性层之下为压应力，并切A点拉应力最大,第二，扭矩 扭矩Mn在截面上产生平行于截面的剪应力，方向垂直于半径，大小和它到圆心的距离成正比，并且A点剪切应力最大,薄壁圆筒的弯扭组合变形,第三，剪力 剪力P在截面上产生平行于截面的剪切应力，由于A点处在空心圆筒的顶端且是边缘点，因此剪力P在A点没有剪切应力,薄壁圆筒的弯扭组合变形,3应力状态分析,薄壁圆筒的弯扭组合变形,逆着Z轴向下投影,薄壁圆筒的弯扭组合变形,4主应力s 1 及s 3理论计算,I-I截面上的弯矩 M=PbI-I截面上的扭矩 Mn=Pa,取A点为研究对象，研究其应力状态,其中：,薄壁圆筒的弯扭组合变形,5主应力s 1 及s 3电测方法,1）x 和xy 的求解 由于要求出最大主应力1和最小主应力3，必须先求出x和xy（y=0）,根据广义胡克定律有：,三个方程可以求解两个未知数x和xy（y=0）,但x,y和 xy必须为已知。,薄壁圆筒的弯扭组合变形,2）x,y和 xy 的求解 由于应变片只能测量某一个方向的线应变，而不能测量角应变，因此，必须借助任意角度线应变公式转换,根据任意角度方向上的线应变公式：,由于求解三个未知数x,y和 xy，需要三个方程，因此，必须建立三个联系方程进行求解，可令=0，45，90度（0，60，120度）（0，90，135度）,这样只要测量三个方向上的线应变，带入公式就可以得到x,y和 xy,薄壁圆筒的弯扭组合变形,3）求解步骤,测量 1，2 和 3,算出x,y和 xy,算出x和xy（其中：y=0）,要求出最大主应力1和最小主应力3,测量角度的选择应注意：a.角度应该取得比较特殊 b.考虑市场上是否有这样的应变花,薄壁圆筒的弯扭组合变形,6弯矩M和扭矩MN 的测量,注：x 和xy取载荷P=650N时的值代如公式,薄壁圆筒的弯扭组合变形,四、步骤,1、连接工作片（观察使用的通道号），由于只有三个工作应变片，因此，只有要三个惠斯登电桥,薄壁圆筒的弯扭组合变形,由于仪器每个通道（惠斯登电桥）的A接线柱内部连通，因此，可以转换为下图,因此，工作片一端接A接线柱，一端接B接线柱，B接线柱代表了通道号,4、加载，第一次加150N，每次增加100N，总共加到650N（最大的砝码100N，其次分别是50N，20N，10N）,2.设置仪器参数（按“设置/退出”按钮）S1：05 S2：05 S3：2.20（1/4桥灵敏度）S6：1 S9：1（存储仪器参数）(本次实验不需要调整参数）,3.加载前，按“平衡”按钮，对5个通道进行初始回零,5.加载后，按“手动”按钮，对所测通道进行读书、纪录,五、注意事项,1、加砝码要注意轻拿轻放，避免冲击，摇晃,2、是在加所有砝码之前进行调“平衡”,薄壁圆筒的弯扭组合变形,3、信号采集分析仪显示的通道号（数码管显示的左边数据）与所测应变片的方向没有对应关系。,六、实验数据,（实验报告23页）材料牌号:45钢 外径D:80mm 弹性模量E：1011 内径D:70mm 泊松比U:0.284 灵敏系数K：2.20力臂a:500mm 电阻值：120欧悬臂b:300mm(250mm)计算弯矩和扭矩时的载荷取P=650N（实验报告25页，中间的表）,薄壁圆筒的弯扭组合变形,七、数据检查格式,薄壁圆筒的弯扭组合变形,