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《實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5: 薄壁圓筒彎扭組合變形實(shí)驗(yàn).doc》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、邵陽(yáng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5:薄壁圓筒彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)成績(jī)?cè)合蛋嗉?jí)指導(dǎo)老師同組成員學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和目的1.用電測(cè)法測(cè)定薄壁圓筒彎扭組合變形時(shí)平面應(yīng)力狀態(tài)的主應(yīng)力的大小及方向,并與理論值進(jìn)行比較。2.進(jìn)一步掌握電測(cè)法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器(規(guī)格、型號(hào))1.FCL-I型材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)裝置。2.HD-16A靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3.游標(biāo)卡尺、鋼尺。三、實(shí)驗(yàn)原理薄壁圓筒受彎扭組合作用,使圓筒發(fā)生組合變形,圓筒的m點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)(圖1)。在m點(diǎn)單元體上作用有由彎矩引起的正應(yīng)力σx,由扭矩引起的剪應(yīng)力τn,主應(yīng)力是一對(duì)拉應(yīng)力σ1和一對(duì)壓應(yīng)力σ3,單
2、元體上的正應(yīng)力σx和剪應(yīng)力τn可按下式計(jì)算式中M—彎矩,M=P·LMn—扭矩,Mn=P·aWz—抗彎截面模量,對(duì)空心圓筒:WT—抗扭截面模量,對(duì)空心圓筒:W由二向應(yīng)力狀態(tài)分析可得到主應(yīng)力及其方向σ3σ1Lσxamτn·BmAmˊτnσ1σ3P圖1圓筒m點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)本實(shí)驗(yàn)裝置采用的是450直角應(yīng)變花,在m、mˊ點(diǎn)各貼一組應(yīng)變花(如圖2所示),應(yīng)變花上三個(gè)應(yīng)變片的α角分別為-450、00、450,該點(diǎn)主應(yīng)力和主方向ε45oyc(a′)ε0ob(bˊ)mxmˊa(c′)ε-45o圖2測(cè)點(diǎn)應(yīng)變花布置圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1.設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2.測(cè)量試件尺寸、加力臂
3、長(zhǎng)度和測(cè)點(diǎn)距力臂的距離,確定試件有關(guān)參數(shù)。見(jiàn)附表13.將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按不同測(cè)試要求接到儀器上,組成測(cè)量電橋。調(diào)整好儀器,檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。主應(yīng)力大小、方向測(cè)定:將m和mˊ兩點(diǎn)的所有應(yīng)變片按半橋單臂(1/4橋)、公共溫度補(bǔ)償法組成測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)量(見(jiàn)圖3)。4.擬訂加載方案。先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0(一般取P0=10%Pmax左右),估算Pmax(該實(shí)驗(yàn)載荷范圍Pmax≤700N),分4~6級(jí)加載。5.根據(jù)加載方案,調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。6.加載。均勻緩慢加載至初載荷P0,記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù);然后分級(jí)等增量加載,每增加一級(jí)載荷,依次記錄各
4、點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值,直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。見(jiàn)附表2,附表37.作完實(shí)驗(yàn)后,卸掉載荷,關(guān)閉電源,整理好所用儀器設(shè)備,清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng),將所用儀器設(shè)備復(fù)原,實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。8.實(shí)驗(yàn)裝置中,圓筒的管壁很薄,為避免損壞裝置,注意切勿超載,不能用力扳動(dòng)圖3半橋單臂(1/4橋)接法五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理表1.試件相關(guān)數(shù)據(jù)圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計(jì)算長(zhǎng)度L=240mm彈性模量E=206GPa外徑D=40mm泊松比μ=0.26內(nèi)徑d=31.8mm電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.06扇臂長(zhǎng)度a=248mm表2.m和mˊ點(diǎn)三個(gè)方向線應(yīng)變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)載荷(N)P10020030
5、0400500△P100100100100m點(diǎn)應(yīng)變儀讀數(shù)με45°ε△ε平均值0°ε△ε平均值-45°ε△ε平均值mˊ點(diǎn)應(yīng)變儀讀數(shù)με45°ε△ε平均值0°ε△ε平均值-45°ε△ε平均值1.m或mˊ點(diǎn)實(shí)測(cè)值主應(yīng)力及方向的計(jì)算:m或m′理論值主應(yīng)力及方向計(jì)算:2.m點(diǎn)主應(yīng)力及方向的實(shí)驗(yàn)值與理論值比較比較內(nèi)容理論值實(shí)驗(yàn)值相對(duì)誤差/%m點(diǎn)σ1/MPaσ3/MPaα0/(°)mˊ點(diǎn)σ1/MPaσ3/MPaα0/(°)六、試驗(yàn)結(jié)果分析及討論1.測(cè)量單一內(nèi)力分量引起的應(yīng)變,可以采用那幾種橋路接線法?可采用半橋單臂接法、半橋雙臂接法和全橋接法半橋單臂(1/4橋)接法半橋雙臂
6、(1/2橋)接法全橋接法2.主應(yīng)力測(cè)量中,45o直角應(yīng)變花是否可沿任意方向粘貼?可以。從理論上講如果知道測(cè)得了三向應(yīng)變花的三個(gè)值,由三點(diǎn)確定莫爾圓,任意方向的應(yīng)變都可以計(jì)算出來(lái)。(不過(guò)實(shí)際的材料未必都是各向同性,材料也不是理想均勻的,所以這種計(jì)算會(huì)引入誤差。所以如果能夠把x和y方向與主應(yīng)變方向一致或接近可減少這種誤差。)