力學(xué)實(shí)驗(yàn)課件 彎扭主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

彎扭組合變形主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)彎扭組合變形實(shí)例：

指示路牌受風(fēng)載時(shí)，支撐桿發(fā)生彎扭組合彎扭組合變形實(shí)例：

手握物體時(shí)，手上臂發(fā)生彎扭組合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

3.能力目標(biāo)—進(jìn)一步掌握電測(cè)方法和應(yīng)變花應(yīng)變

測(cè)量技術(shù)；

1.知識(shí)目標(biāo)—測(cè)定彎扭組合變形危險(xiǎn)截面上主應(yīng)

力的大小；2.知識(shí)目標(biāo)—驗(yàn)證平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的計(jì)算

方法；

4.素質(zhì)目標(biāo)—認(rèn)識(shí)實(shí)踐檢驗(yàn)理論、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。彎扭組合加載裝置二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備靜態(tài)電阻應(yīng)變儀二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)比分析：應(yīng)變片的布置

1）當(dāng)被測(cè)構(gòu)件處于單向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，只需在測(cè)點(diǎn)處沿應(yīng)力方向貼上一個(gè)應(yīng)變片，然后用電阻應(yīng)變儀測(cè)量其應(yīng)變，再根據(jù)單向應(yīng)力狀態(tài)下的胡克定律就可確定所測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力。2）當(dāng)被測(cè)構(gòu)件處于二向應(yīng)力狀態(tài)且主應(yīng)力方向未知時(shí)，這時(shí)候則需采用由三個(gè)應(yīng)變片組成的應(yīng)變花，分別測(cè)得三個(gè)線應(yīng)變，然后確定主應(yīng)變和方位，再由廣義胡克定律確定主應(yīng)力。彎曲變形彎扭組合變形根據(jù)廣義胡克定律，可確定薄壁圓筒上任意一點(diǎn)平面應(yīng)力狀態(tài)下時(shí)的主應(yīng)力-主應(yīng)變關(guān)系：1)實(shí)驗(yàn)值：yx

xy

x

三、實(shí)驗(yàn)原理1)實(shí)驗(yàn)值：一般情況下，主應(yīng)變方向是未知的，故無(wú)法直接用應(yīng)變片測(cè)量主應(yīng)變，根據(jù)上式可知

α隨α角變化而變化，在兩個(gè)相互垂直的主方向上，

α到達(dá)極值，即主應(yīng)變，兩主應(yīng)變的大小和方向?yàn)椋海é?為主應(yīng)變方向與x軸的夾角）1)實(shí)驗(yàn)值：切應(yīng)變

xy無(wú)法測(cè)得，但可選擇任意三個(gè)α角，測(cè)量三個(gè)方向的線應(yīng)變，再由前面幾個(gè)式子聯(lián)立可求解出主應(yīng)變和主方向（本實(shí)驗(yàn)采用45°、0°、

45°應(yīng)變花）：（α0為主應(yīng)變方向與x軸的夾角）將以上主應(yīng)變表達(dá)式代入廣義胡克定律，得到主應(yīng)力大小：主應(yīng)力方向與主應(yīng)變方向一致：1)實(shí)驗(yàn)值：（α0為主應(yīng)變方向與x軸的夾角）FBD固定端l1l2123456TFBD彎扭組合模型應(yīng)變電測(cè)固定端Dd三、實(shí)驗(yàn)原理2)理論值（應(yīng)力狀態(tài)分析，求主應(yīng)力及方位）：Bsstt內(nèi)力：扭矩T

=?Fl2

彎矩M

=

?Fl1應(yīng)力：

=

M/Wzτ=T/WpDssttWp=2Wz=[πD3（1-（d/D）4）]/16注：B點(diǎn)的正應(yīng)力與D點(diǎn)的正應(yīng)力方向相反、大小相等；兩點(diǎn)的切應(yīng)力方向相同，大小相等。三、實(shí)驗(yàn)原理圓心C點(diǎn)坐標(biāo)（

/2,0）半徑：根據(jù)B點(diǎn)的平面應(yīng)力狀態(tài)，畫應(yīng)力圓如下圖所示，據(jù)此可求B點(diǎn)的主應(yīng)力和主平面方位。20即B點(diǎn)平面應(yīng)力狀態(tài)圖中

方向線逆時(shí)針轉(zhuǎn)

0角為主應(yīng)力

1方向Bsstt

τ

1

3（0,t）（

,-t）CO20

根據(jù)D點(diǎn)的平面應(yīng)力狀態(tài)，畫應(yīng)力圓如下圖所示，據(jù)此可求D點(diǎn)的主應(yīng)力和主平面方位。C圓心C點(diǎn)坐標(biāo)（-

/2,0）（-

,-t

）（0,t）半徑：20τ

3

1Dsstt即D點(diǎn)平面應(yīng)力狀態(tài)圖中

方向線順時(shí)針轉(zhuǎn)

0角為主應(yīng)力

3方向四、實(shí)驗(yàn)步驟1.擬訂加載方案。可先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0=10%Pmax左右），估算Pmax（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍Pmax≤350N），分5級(jí)加載。2.根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。（檢查力傳感器的連接）（應(yīng)變通道切換）3.加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。（1）預(yù)加載荷F=30N（2）將各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變?nèi)俊扒辶恪保?）將載荷依次加至F=70N,F=110N,F=150N,F=190N,F=230N,

讀出每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)變并記錄。（每排ΔF不同，間隔5N）4.做完實(shí)驗(yàn)后，手動(dòng)卸載，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，填寫使用登記本，將所用儀器設(shè)備復(fù)原。實(shí)驗(yàn)裝置中，圓筒的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動(dòng)圓筒的自由端和力臂。5.數(shù)據(jù)處理（參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)）,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告.四、實(shí)驗(yàn)步驟討論與思考發(fā)現(xiàn)規(guī)律討論與思考檢驗(yàn)理論形象理解自主實(shí)驗(yàn)：(1)測(cè)量?jī)H由彎矩引起的應(yīng)變，如何布置應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量？(2)測(cè)量?jī)H由扭矩引起的應(yīng)變，如何布置應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量？FF1．單向應(yīng)力狀態(tài)幾種常見(jiàn)應(yīng)力狀態(tài)下的布片方式及應(yīng)力計(jì)算FF

R1R2R1R2溫度自補(bǔ)償，測(cè)量電壓得到有效放大：拓展：1．單向應(yīng)力狀態(tài)軸向拉壓、純彎曲、橫力彎曲上下緣2．已知主應(yīng)力方向的二向應(yīng)力狀態(tài)扭轉(zhuǎn)、橫力彎曲的中性軸等情況R1R245o45o沿已知主應(yīng)力方向貼片，采用溫度自補(bǔ)償?shù)陌霕蚪臃◣追N常見(jiàn)應(yīng)力狀態(tài)下的布片方式及應(yīng)力計(jì)算拓展：45o—3應(yīng)變花：90o0o45o3．不知主應(yīng)力方向的二向應(yīng)力狀態(tài)幾種常見(jiàn)應(yīng)力狀態(tài)下的布片方式及應(yīng)力計(jì)算拓展：120o0o60o60o—3應(yīng)變花：幾種常見(jiàn)應(yīng)力狀態(tài)下的布片方式及應(yīng)