组合变形实验材料力学实验报告

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lWN04521o045012o0E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：RdytgdxdxdyRcosdxdlsindydl2sin21cossincossindxdydxdydxdydldl2sin21Rdldldldl2sin21RRo2145RG载荷测弯曲正应变时测扭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。