载荷识别2014年

力学基础教学实验中心材料力学实验（五）载荷识别设计性实验祖正华2014图1、轧钢机立柱承受拉弯组合变形一、概述：图2、烟囱在自重和风载的作用下产生压弯组合变形图3、大型曲轴图4、曲轴承受弯扭组合变形二、实验目的：1、通过应力应变状态分析，设计测量弯扭组合构件上未知载荷的方案、实测出应变并计算载荷。2、进一步熟悉电测法原理及应用,掌握1/4桥、半桥全桥的组桥方法。三、实验设备：2、DH3818静态电阻应变仪；1、弯扭组合实验装置；3、CMT5105电子万能材料试验机；四、实验步骤：1、根据实验原理设计实验方案；2、画出组桥简图并按图将各测点处应变片接入应变仪中；3、应变仪参数设置并调零，对构件加载并测出初载荷以及末载荷各自产生的应变值；利用所测的应变值，计算出未知载荷；4、卸载，拆除导线，关闭电源。4、钢卷尺、游标卡尺。五、电桥原理：电桥桥压输出:（加减特性）31241234()4BDRRRRUURRRR)(44321KU电桥平衡条件BD1324(U=0)RR=RR即iiRLRL其中（）构件应变片R2R3R4FFR1BADCUR1R2R3R4BDU正正负负六、实验装置：a=195mm,b=350mm，D=42mm,d=37mmα=d/D=0.88，E=210Gpa,μ=0.285未知载荷F=？(N)布片位置和方位AB管轴线方向AR045AR00AR045BR045BR00BR045测点A测点BIIAB装置参数：FabABX轴七、实验原理：1、测点A和B处的应力状态ssttAbbZMMFbWsaaTTTFaWt+弯矩引起的拉应力扭矩引起的剪应力A1s3stAxsxs+=弯矩引起的压应力扭矩引起的剪应力BxsxsssttBtAtt=AxstxstBxstxstB1s3sttBtt2、测点处的应力分布及简图FT扭矩图T=Fa剪力图Q=F(+)(+)简图弯矩图M=Fb()薄壁圆筒弯扭组合的内力弯s扭t剪tAB八、组桥方案：1、半桥连接测弯矩引起的应变未知载荷：610?()2zEWFNb仪τBBR045BR00BR045xsτAAR045AR00AR045xsτxsABCDAR0固定电阻BR00000000000000=()=()2ABABABRRURR仪)1.....(0sE)2.....(zWMs)3.....(bFM0.....(4)2仪由材料力学理论知：2、半桥连接测扭矩引起的应变：AA45AA4-45-455RRuRRMMΔΔΔ()[(εε)(εε)]2εεTTT4454545512τAAR045AR00AR045xsτxsτAσ1σ3θ1θ2两线应变之差等于角平分线上的剪应变γ02145AR045AR045由扭转理论知：由弹性理论知：由材料力学理论知：TTτ=γG..(1)；τ=..(2)WEG=..(3);T=Fa...(4)2(1+μ)未知载荷：12仪max31tss31仪13121312)sin()(F21+?()TEWN仪（）a=仪3、半桥连接测扭矩引起的应变：AA45AA4-45-455RRuRRMMΔΔΔ()[(εε)(εε)]2εεTTT4454545152τAAR045AR00AR045xsτxsτAσ1σ3θ1θ2两线应变之差等于角平分线上的剪应变γ02145AR045AR045由扭转理论知：由材料力学理论知：TTτ=γG..(1)；τ=..(2)WEG=..(3);T=Fa...(4)2(1+μ)未知载荷：12仪max31tss31由广义虎克定律知：)]([1)]([1)]([1213313223211sssssssssEEE=仪?()FN测试项目组桥方式组桥简图初载荷应变(με)末载荷应变(με)应变增量(με)弯矩M1/4桥半桥扭矩Ｔ半桥全桥九、实验数据记录表：十、接线示意图：导线接线住12345DH3818静态应变仪6781/4桥9温度补偿片补偿10半桥通道号应变量及设置修正系数12345678910确认退格设置平衡短接片ABCD测点AA0RA450RA450R测点BB0RB450RB450R1/4桥连接测弯矩应变半桥连接测扭矩应变A450RABCDA450R全桥连接测扭矩应变ABCDA450RA450RB450RB450R半桥连接测弯矩应变A0RABCDB0R十一、组桥接线图：ABCDAR0温度补偿片固定电阻测点A测点BA0RA450RA450RB0RB450RB450R管轴线方向十二、实验报告要求：十三、思考题：1、测量只有扭矩引起的应变而无弯矩引起的应变怎样组成全桥？2、测量只有弯矩引起的应变而无扭矩引起的应变怎样组成全桥？3、怎样组桥是弯矩和扭矩引起的应变的总合。1、书写端正、整洁；2、图表规范、可自行设计、标注正确、全面；4、实验原理既要有文字叙述，又要有图示；5、仪器设备既要有文字叙述，又要有系统框图；6、既要有结论，又要有误差分析；7、绘出1/4桥、半桥、全桥各自的应变片组桥接线简图；8、是否有好的建议和要求可以提出。