080101高峰受力方框电测应力分析

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1、受力方框电测应力分析高峰郑俊佶牛晓磊（机电学院080101）指导教师隋允康摘要：本课题研究了方框状钢构件在受拉伸时的受力状况，并用了电测法进行分析。得到了方框状钢构件在收到拉伸载荷时的某些部位的应力变化情况，并与计算出来的理论值进行了比较，根据应力变化情况提出了一些可能的改进构件的方法。关键词：框状构件；应力；电测法1.引言在实际生活中，方框状钢构件是一种比较常见的受力构件。其用于各种连接件中，比如说锁链的锁环，其一般都会受到比较大的拉力。并会产生变形，有可能其产生的变形时不可恢复的。这对构件的使用造成的很大的影响，减少了可以使用的时间，并带来了比较严重的安全隐患

2、。所以我们对方框状构件的一些部位进行了受力分析。找出其力学性质。应用实例如图：图1锁链实物图2.实验方案2.1实验目的1．练习应变片的贴法及桥路的应用；2．用应变法测定构件的实际应力，并与理论应力进行比较3．根据实验结果提出优化方案2.2实验设备1．静态电阻应变仪；2．静态加载仪；3．刻度尺，导线，应变片工具箱。2.3实验概述用静态加载仪向方框状构件加载拉力，加载方式及位置如图所示图2构件实物图及贴片位置图3受力及贴片位置图中1至5代表了应变片所连接的5个频道ch1至ch52,3,4片分别位于框宽度的4等分点处5个应变片方向均与框方向相同2.4实验步骤1）选材选择

3、一个方框状构件2）测量选择的构件的尺寸并记录，并选择贴片的位置3）贴应变片a)用砂纸将试件的表面清理干净，并用酒精擦拭干净b)用万用表测量应变片的阻值，选择阻值相近的应变片（均约为350）c)用胶水将应变片粘在试件表面d)用电烙铁将导线焊在应变片上，并将其编号e)用万用表再测一遍导线两端的阻值，与之前阻值相近即可以使用4）将试件固定在加载仪上，准备加载。5）将工作片和补偿片按1/4桥路接入电桥对应接线柱上，调试仪器并将将电阻应变仪及加载仪器的读数调零6）加载初载荷F0，在自动平衡后，按逐级等量加载的方法加载，每增加一次载荷，记录一次相应各个通道的应变仪读数到表A，

4、每次加载载荷为100N，直到2000N为止。并得出施力-应变折线图，如图四9）关闭电源，整理仪器，结束实验。2.5记录表格表AF（N）123450-36-1502143100-33-1402037200-22-541931300-110515204001111115135008158856002021105-67003026100-158004338172-19900534416-1-281000634816-7-391100795819-10-461200836218-14-551300956821-10-4614001058720-22-70150011883

5、26-21-7916001278522-31-9217001399424-33-100180015010024-39-109190016210828-40-117200017511729-44-126图4施力-应变折线图3实验现象1.通过加载负荷和改变负荷的大小，可以看出贴片位置的应变与加载力，存在着可能正比的关系。2.随着载荷的增加，不同位置受力情况不同，但从贴片位置与应变可以看出构件此处部分是内侧表面受拉，外侧表面受压。4简化力学分析模型的建立由于原构件在结构上比较复杂，所测量的位置虽然位于构件中直杆的中部位置，但是其外侧框折角为90度，内侧为圆角过渡，在计算

6、上比较复杂。但是可以抓住主要矛盾，忽略次要矛盾。可以看出所施加的力对所测量的位置的影响是使其径向伸长和向内弯曲，于是可以简化为一根方形截面的直杆在两端受大小相等的力和力矩而平衡。但是对各点的力矩不尽相同。如图5所示：图5简化力学模型5数据处理图6截面图由于其截面为，（mm）的矩形，如图6所示，故可以直接根据公式(1)和（2）算出其惯性矩为为了减少测试中的误差，一般采取“增量法”进行实验。所谓增量法，就是把欲加的最大载荷分为若干等份，逐级加载来测量试件的变形或应变。若各级载荷增量相同并等于，应变片增量为。载荷增量与应变片增量的表格为：（N）1234510011.10

7、6.951.58-3.37-8.89由公式（3）得出5个点的应力值，分别为：其中，E取常用值为210GPa。可见，构件内表面受拉，外表面受压。由理论模型可得，此几处有受拉正应力和弯矩所产生弯曲正应力，因此有：（4）其中，A为截面面积，。M为F对杆产生弯矩。y为所测点的Y轴坐标。代入F、A、M、y计算，并得出：算出其理论应力，然后将实际值与理论值进行比较，用(5)计算出其相对误差。6实验结果及误差分析由数据处理的结果可以看出：1.所得理论和实际应力的误差均比较大。2.构件确实存在内侧受压，外侧受拉的情况，且由内向外逐渐由拉应力变为压应力。我们经过认真考虑认为出现误差

8、的原因有以