试验三薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定

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1、实验三薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定一、实验目的1.用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向，并与理论值进行比较。2.进一步掌握电测法二、实验仪器设备和工具1.组合实验台中弯扭组合实验装置2.力-应变综合参数测试仪3.游标卡尺、钢板尺三、实验性质：设计性实验四、知识点平面二向应力理论五、实验原理和方法薄壁圆筒受弯扭组合作用，使圆筒发生组合变形，圆筒的m点处于平面应力状态（图3-2）。在m点单元体上作用有由弯矩引起的正应力σx,由扭矩引起的剪应力τn，主应力是一对拉应力σ1和一对压应力σ3,单元体上的正应力σx和剪应力τn可按下式计算Mσ=xWZMnτ=nWT式中M—弯矩，M=

2、P·LMn—扭矩，Mn=P·a3πDd4Wz—抗弯截面模量，对空心圆筒：W=[1−()]Z32D3πDd4WT—抗扭截面模量，对空心圆筒：W=[1−()]T16DW由二向应力状态分析可得到主应力及其方向σ122=σ/2±(σ/2)+τxxnσ3tg2a=−2τ/σ0nx0本实验装置采用的是45直角应变花，在m、mˊ点各贴一组应变花（如000图3-3所示），应变花上三个应变片的α角分别为-45、0、45，该点主应力和主方向σ1E(ε45°+ε−45°)2E22=±(ε−ε)+(ε−ε)45°0°−45°0°σ32(1−μ)2(1+μ)tg2a=(ε−ε)/(2ε−ε−ε)045°−45

3、°0°−45°45°六、实验方案设计：a：半桥接法单臂工作，温度互补b：半桥接法邻臂工作，温度互补c：全桥接法对臂工作，温度互补d：半桥接法双臂工作，温度互补七、实验步骤：1.设计好本实验所需的各类数据表格2．测量试件尺寸、加力臂的长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。附表1将薄壁圆筒上的应变片按不同测试要求接到仪器上，组成不同的测量电桥。调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。3.加载方案。先选取适当的初载荷P0（一般取P0=10％Pmax左右），估算Pmax（该实验载荷范围Pmax≤700N），分4～6级加载。4．根据加载方案，调整好实验加载装置。5．加载。均匀缓慢

4、加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复两次。6．作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。7．实验装置中，圆筒的管壁很薄，为避免损坏装置，注意切勿超载，不能用力扳动圆筒的自由端和力臂。附表1（试件相关数据）圆筒的尺寸和有关参数计算长度L=mm弹性模量E=210GPa附表2（实验数外径D=40mm泊松比μ=0.26据）m点三个方向内径d=35mm电阻应变片灵敏系数K=2.06线应变扇臂长度a=mm载荷P70140210

5、280350420（N）△P7070707070ε电45°△ε阻平均值应ε0变△ε仪平均值读ε数-45°△ε平均值八、实验结果处理1．主应力及方向m或mˊ点实测值主应力及方向计算：σ1E(ε45°+ε−45°)2E22=±(ε−ε)+(ε−ε)45°0°−45°0°σ32(1−μ)2(1+μ)tg2a=(ε−ε)/(2ε−ε−ε)045°−45°0°−45°45°m或m′理论值主应力及方向计算：σ122=σ/2±(σ/2)+τxxnσ3tg2a=−2τ/σ0nx2.实验值与理论值比较m或mˊ点主应力及方向比较内容实验值理论值相对误差/%σ1/MPam点σ3/MPaα0/（°）σ1/M

6、Pamˊ点σ3/MPaα0/（°）