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时间:2020-08-31
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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
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