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1、北京航空航天大学材料力学实验弯扭组合试验实验报告机械工程及自动化学院3８0711班张涛38071122实验二弯扭组合试验一、实验目得1．用电测法测定平面应力状态下一点处得主应力大小与主平面得方位角;2．测定圆轴上贴有应变片截面上得弯矩与扭矩；3．学习电阻应变花得应用。二、实验设备与仪器1．微机控制电子万能试验机;2．电阻应变仪;3．游标卡尺。三、试验试件及装置弯扭组合实验装置如图一所示．空心圆轴试件直径D0＝42mm，壁厚t＝3mm，l1=２０0mm,l2＝2４0mｍ（如图二所示);中碳钢材料屈服极限＝36０MPa,弹
2、性模量E＝206GＰa，泊松比μ＝０、28。图一实验装置图四、实验原理与方法图三应变花示意图1、测定平面应力状态下一点处得主应力大小与主平面得方位角;圆轴试件得一端固定,另一端通过一拐臂承受集中荷载P,圆轴处于弯扭组合变形状态,某一截面上下表面微体得应力状态如图四与图五所示。xxxx在圆轴某一横截面A－B得上、下两点贴三轴应变花（如图三）,使应变花得各应变片方向分别沿0°与±45°.根据平面应变状态应变分析公式:图四圆轴上表面微体得应力状态图五圆轴下表面微体得应力状态(1)可得到关于εx、εy、γxｙ得三个线性方程组,
3、解得:(2)由平面应变状态得主应变及其方位角公式：（3)或（4)将式（２)分别代入式(３)与式（４),即可得到主应变及其方位角得表达式。对于各向同性材料，应力应变关系满足广义虎克定律:(5)由式(2）~（5）,可得一点得主应力及其方位角得表达式为:1E4504502E22221210045000450（6)tg20450450200450450、与得测量可用1/4桥多点测量法同时测出(见图六)。Ri2、圆轴某一截面弯矩Ｍ得测量：轴向应力x仅由弯矩Ｍ引起,故有:(7)根据广义虎克定律,可得：Ri（8）又：图六(９）由式（
4、7)～（9)得到:(10)以某截面上应力最大得上点或下点作为测量点．测出X方向应变片得应变值εX（)。ε０得测量可用1/4桥接法(见图七),也可采用半桥接法(见图八）.R0上下R0R0R0——x方向应变片Rt——温补片3、圆轴某一截面扭矩T得测量：切应力τx仅扭矩T引起,故有:(11）根据广义虎克定律,可得：(1２)由式（11)、（１2)可得:（13)得测量可用半桥接法(见图七），也可采用全桥接法(见图八)。上上R-45R45R上R45上Ｐ０＝5００为了尽可能减小实验误差，本实验采用重复加载法-。45可参考如下加载方案
5、：N,P=1500N，P=1０00N,Ｎ=4．max下下R-45五、实验步骤R451．设计实验所需各类数据表格；2．测量试件尺寸；图七图八测量三次，取其平均值作为实验值。3．拟定加载方案；4．试验机准备、试件安装与仪器调整;5．确定各项要求得组桥方式、接线与设置应变仪参数;6．检查及试车；检查以上步骤完成情况,然后预加一定载荷,再卸载至初载荷以下,以检查试验机及应变仪就是否处于正常状态。7．进行试验；将载荷加至初载荷,记下此时应变仪得读数或将读数清零。重复加载,每重复一次,记录一次应变仪得读数。实验至少重复四次,如果数
6、据稳定，重复性好即可.8．数据通过后,卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。六、试验结果处理1、原始数据列表并计算各测量值得平均值组桥方式测量1所用得通道应变上片位置理论－60应变值实第-88际一测组量第—８6值二组第—84三组平均—8６值1／４桥半桥全桥2345６11上上下下下＋３+311—３11-34＋60＋６96+７４048８+３3+3２0—305—３＋69＋６44+78４２１9+333+３21—２98－３＋7４+646+７８30９+3３+３21—2９7-30＋76+6５0+7833８＋3+320、—3０-312
7、+73+６４6、６7+７83、3３３2、67０６7２、计算实验点得主应力大小与其方位角，并与理论值（按名义尺寸计算)进行比较由公式：E均均2E均2均21}450450均均221210045000450均均tan204504502均均均00450450可计算值:上1}210109（320.67-86）106上2（1-0.28）2故有:2210109226（1+0.28）（332.67+86）（332.67-320.67）102可计算值：同理:下121010962210109226}（-300+73）10（1+0.28）（
8、-312-73）（-312+300）10（1-0.28）下222故有:下面将理论应变值代入求解理论值:3、计算圆轴上贴有应变片截面上得弯矩根据公式:均9（4233364646.67106MEWzx2101010）（1-（42））232而从理论值来瞧：4、计算圆轴上贴有应变片截面上得扭矩根据公式:可以得到T210109160.042
