薄壁圆筒实验论文

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1、筒受内压、弯、扭组合载荷时薄壁内力素及主应力的测定实验的研究与创新拓展作者：金宇晖单位：热动0808SE学号：U200811448薄壁圆筒受内压、弯、扭组合载荷时内力素及主应力的测定实验的研究与创新拓展作者：单位：学号：摘要：工程实际中的构件往往是几种基本变形的组合，处于复杂应力状态下。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。我们在对薄壁圆筒受内压、弯、扭组合载荷时内力素及主应力的分析测定

2、中，使用电测法，通过应变片以及静态电阻应变仪来测定局部应变。由于在电桥种类以及应变片的选择方式上的多样，使我们在不同的需要时，都能够找到相对合适的方法来测定所需物理量。本实验是对各种电测方法的综合测试，既展示了不同的桥路的使用方式与应用环境，又提供了一个让我们自主探究新方法的机会。关键词：薄壁圆筒内压弯扭内力素主应力应变电桥本实验需要测定的是薄壁圆筒受内压、弯、扭组合载荷时油液的压强以及指定截面上的弯矩、扭矩、剪力和轴力，同时还有指定点的主应力和主方向，并与理论值进行比较。实验的装置如图所示，左端固定

3、，籍固定在圆筒右端的水平杆加载。圆筒两头封闭，左端而有注油接头，可用手动泵从此处向圆筒内腔注入压力油。注油接头上方设有放气栓。当通过固定在圆筒右端的水平杆加载时，可实现薄璧圆筒受弯、扭组合载荷作用；当同时注入内压时，可实现薄璧圆筒受内压、弯、扭组合载荷作用。薄壁圆筒用不锈钢lCrl8Ni9Ti制造,材料弹性模量E二202GPa,泊松比P=0.28,阴I筒外径ZMOmm,内径聲36.40mm0注汕接头丿27026025JL■X.(b)F下面我们来简述一下实验的相关原理，实际的实验将按照下面说的要求来进行

4、。对于电桥及应变片等实验基础，这里将不在详细论述。实验使用程控静态应变仪进行应变的测定。参数设定为：0#K=2.72实验理论与计算篇:1.弯矩的测定为测定弯矩，可选用应变片m和n,他们均感受到弯矩和内压所引起的应变，且按图组桥,图3“6测弯矩组桥方浓依据电桥的加减特性，则仪器读数而可以算出弯矩M。2.扭矩测定弘=巧_础+£•_

5、定为测定弯Illi剪力，可选用应变片e和f,他们均处于弯Illi变形小性层位置，该处弯曲正应力为零，弯曲切应力达最大值。将e和f按图组桥,则仪器读数£^=£厂=乞fs—=2»s说明仪器读数是最人弯Illi切应力产牛的主应变的2倍，就可以计算出剪力。4.主应力及主方向测试薄壁圆筒受内压、弯、扭组介载荷时英径向应力可忽略不计，因此测点的应力状态可视为平面丿、'、Z力状态。测最某点的丄应力和主方向时，必须在测点布養三枚应变片。我们采用的是三敏感栅轴线耳成120度角的等角应变花。山应变分析和应力分析理论知，我

6、们可以按以下公式计算主应力和主方向：主应力主方向tan2a0i二2内力素测定的相关实验悄况如下表所示测量对象测暈桥路桥臂系数a读数应zA变增量(K)Aedu(P£)123读数应变增量平均值（圧）300300300洽D图3・16测叭矩细桥方法2£duM(陆)325324326325A^duM(M)・1+2iia■二otffM^AtA二4£duT(ME)545544546545^£duT(M)-1+2%/>IMH/Jtil♦!>上2SuFq(遁)35323233△5%(M)-30主应力.主方向测定的相关

7、实验情况如下表所示加载级数读数应变爲^（N）123读数应变增量平均值300、300300300血、120°60°/.・/(U8)205204204204.3°%△%血)-・101C0°Hii(lie)-I2l-122-122-121.7V、0°•A8」（U8）-・101C0°/%(us)133131131131.7Ac(bl（M）-・20下面我们根据实验的相关数据进行计篦。弯矩:£M=0.5X£血均=162.5ie而实验中:S=0.5X(40-36.4)mm=l.8mmR=19.1

8、mm则M=EcpnR38/y=67.72N.m理论上：Mo二FpXh二72N・mo=M()y/JiR26=34.90MPa相对误差a=(M-Mo)/MoX100%=5.9%扭转：£t二£du均/4二136.25陆t二G£t=21.49MPat=T/2nR2e/.T=88.68N.m理论匕To二FpXh二90N.m相对误差a=(To-T)/ToX100%=l.5%剪切：£Fs二£du均/2二16.5,18tfs=E/2(1+卩)X£fs=1・SOMPatp