组合变形实验和压杆实验.doc

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1、组合变形实验一．实验目的：1.学习组合变形情况下的应力测定方法。2.熟悉应变仪全桥测量原理及接桥方法3.对在弯扭组合受力状态下的薄壁圆管，分别测定其弯曲正应力和扭转剪应力，并与理论值比较。二．实验设备：多功能实验台、程控静态电阻应变仪、数字测力仪。三．试验原理：1）参阅材料力学、工程力学课程的教材及其他相关材料。2）组合变形实验装置如图：测试的试样为薄壁圆管，其长度为，一端固定在铸铁框架上，另一端通过扇形加力臂上的钢丝绳对薄壁圆管试样施加载荷。在钢丝绳与加载手柄之间连接一个力传感器，通过数字测力计把传感器的信号显示出

2、来。在试样的上下边缘对称位置，粘贴互相垂直的鱼尾应变花2片，如图所示。当试样受到F力作用时，薄壁圆管试样上的应变片均受到弯曲与扭转应变，即。在比例极限内，应力与应变之间存在着正比关系，即σ=E·ε通过测得的应变值便可计算出该点的应力数值。在理论课中已经学习了强度理论，也了解受弯扭组合变形的应力状态，因此也就可以分析出各应变片感受的应变关系，我们利用电桥输出特性，通过巧妙的全桥接桥方式，就可以只测出由扭矩产生的应变或由弯矩产生的应变，即ε读=4ε弯或ε读=4ε扭，在测量由弯矩产生的应变时，根据应力状态理论可知，所以对于

3、由弯矩产生的0o方向的应变即为，由虎克定律得到弯曲正应力。在测量由扭矩产生的应变时，取薄壁圆管试样上测点处单元体，如下图所示的应力状态其中有：，在比例极限内，近似地同时，所以故，由于，所以。在弯扭组合变形实验中，使用的是互相垂直的鱼尾应变花，其贴片方向且与轴线成±450，故α=45o，则，即γR=2ε45o。由剪切虎克定律得到扭转剪应力。四．实验步骤1.量取试样相关尺寸，加载力臂，2.根据电测原理、电桥输出特性，通过讨论分析弯曲正应变和扭转剪应变的全桥接桥方式。3.按照第二步分析的结果，将应变片接入应变仪。4.打开电

4、源开关，当程序结束后，用通道切换键，找到你所接入的通道，按下“自动平衡”键使应变仪通道清零。5.打开测力计电源开关，确定档位（SCLY-2数字测力计选20KN档，XL2116A测力仪选N档）。在确认没有给薄壁圆管试样梁加力的情况下，按下“清零”键。6.逐级加载，每增加0.1KN记录一次应变仪的读数，载荷加至0.4KN后，卸载。7.在完成弯曲应变测量后，从第三步重复，测量扭转应变。五．实验记录1.试样及装置的相关数据：内径d=外径D=弯矩力臂RW=扭矩力臂RN=弹性模量E=泊松比μ=2.实验记录：载荷测弯曲正应变时测扭

5、转剪应变时应变仪读数C读数差ΔC应变仪读数C读数差ΔC平均值六．数据处理七．实验结论八．分析思考题1.如果再给你2个电阻，2个温度补偿片，阻值均为R，你还可以采用什么接桥方式，来完成本次实验测量？请详细阐述其中一种方法？2.对于本次实验，你有什么体会？你有什么建议？九．实验报告要求请在实验报告中阐述你设计的接桥方式，画出示意图，详细推导其原理。压杆稳定实验一．实验目的：1.观察压杆丧失稳定的现象。2.用绘图法测定两端铰支压杆的临界荷载，并与理论值进行比较。二．实验设备及工具：电子万能试验机、程控电阻应变仪三．试验原理

6、：对于两端铰支受轴向压力的细长杆，根据欧拉公式，其临界荷载为式中为最小惯性矩，l为压杆长度。当时压杆保持直线形式，处于稳定平衡。当时，压杆即丧失稳定而弯曲。对于中柔度压杆，其临界应力公式为式中a、b为常数。由于试样的初曲率往往很难避免，所以加载时压力比较容易产生偏心，实验过程中，即使压力很小时，杆件也发生弯曲，其挠度也随着荷载的增加而不断增加。本实验采用由碳钢制成的矩形截面的细长试件，表面经过磨光，试件两端制成刀刃形，如图a所示：实验前先在试样中间截面的左右两侧各贴一个应变片1和2，以便测量其应变,见图b，假设压杆受

7、力后向左弯曲，以和分别表示压杆中间截面左、右两点的压应变，则除了包括由轴向力产生的压应变外，还附加一部分由弯曲产生的压应变，而则等于轴向力产生的压应变减去由弯曲产生的拉应变，故略小于。随着弯曲变形的增加，与差异愈来愈显著。当时，这种差异尚小，当F接近时，迅速增加，迅速减小，两者相差极大。如以载荷F为横坐标，压应变为纵坐标，可绘出-F和-F曲线（见下图所示）。由图中可以看出，当达到某一最大值后，随着弯曲变形的继续发生而迅速减小，朝着与曲线相反的方向变化。显然，根据此两曲线作出的同一垂直渐近线AB，即可确定临界荷载的大小

8、。以载荷P为横坐标，压应变为纵坐标，人工绘制-P和-P曲线，两曲线的同一垂直渐近线与力轴的交点，即为临界荷载四．实验步骤1.测量试样尺寸，在试样的两端及中部分别测量试样的宽度和厚度，取用三次测量的算术平均值2.启动电子万能试验机，手动立柱上的“上升”或“下降”键，调整活动横梁位置，使上、下压板之间的位置相对比较小，把试样放在两压槽的正中间位置上