薄壁圆筒内力素及主应力测定实验

薄壁圆筒内力素及主应力测定实验摘要：关键词：桥、内力、弯矩、扭矩实验值与理论值存在误差的原因主要是由于实验过程中的累积误差及实际实验条件与理想环境不一致所致，另外应变花的布置位置和布置方向有偏差对实验结果也有一定的影响。摘要：在实际测量过程中，电阻应变片的贴片位置、栅长大小以及横向效应均会对测量的精确度产生影响。该文从以上3个方面对《材料力学》课程的电测综合性实验——圆筒的弯扭组合实验中，利用全桥接法测量弯曲切应变的误差原因进行了全面分析，指出测量误差主要是由于电阻应变花的敏感栅中心偏离中性轴所致。关键词：弯扭组合；弯曲切应变；电阻应变花；测量误差。电阻应变测量技术(简称电测法)是用电阻应变片测量构件表面的应变，根据应力与应变之间的关系，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法，具有电阻应变片的尺寸小、重量轻、安装方便、一般不会干扰构件的应力状态、测量灵敏度与精度高等优点，是工程实验应力分析中应用最广泛和最有效的手段之一。在教学过程中我们发现，主应力、与弯矩对应的正应变以及与扭矩对应的扭转切应变的测量结果均与理论值接近，误差很小，而与剪力对应的弯曲切应变的测量结果与理论值相比误差较大，高达58％左右。圆筒的弯扭组合实验装置如图1所示，圆筒的外径D=40am，内径d=34mm，圆筒的材料为铝合金，其E=70GPa，移=0．33。I—I横截面处的外表面中性轴上的A、c点和上下边缘的B、D点作为测量点，在每个测量点粘贴1个450一3直角应变花。圆筒在测量点位置的展开图以及各敏感栅的编号如图2所示，其中每个应变花中间的敏感栅沿圆筒的轴线方向。为了观察实验数据的线性情况，实验采用等量逐级加载方式，载荷增量为△F=100N。与剪力对应的弯曲切应变利用A、C两点的450和一4504个敏感栅(即敏感栅1、3、7、9)组成如图3所示的全桥电路进行测量，该桥路可消除扭转切应变而仅保留弯曲切应变，且扩大了输出值，提高了实验的测量精度。由以上分析可知，影响圆筒弯扭组合实验中弯曲切应变测量精度的主要因素是应变花中45。和一450敏感栅的中心位置偏离测点引起的，由于敏感栅的中心不在中性轴上，敏感栅在记录了扭转切应变和弯曲切应变的同时，还记录了弯曲正应变，并且在测量弯曲切应变的全桥电路中得到叠加，放大了4倍。如果采用0。、450和一4503个敏感栅的中心重合的450一3直角应变花(如中原电测仪厂生产的BEl20—3CB型450一3直角应变花)，自然消除弯曲正应变引起的误差，可大大减小实验误差。参考