1、实验三 薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定 一、实验目的1. 用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向，并与理论值进行比较。 2. 进一步掌握电测法 二、实验仪器设备和工具 1. 组合实验台中弯扭组合实验装置 2. 力 -应变综合参数测试仪 3. 游标卡尺、钢板尺 三、实验性质： 设计性实验 四、知识点 平面二向应力理论 五、实验原理和方法 薄壁圆筒受弯扭组合作用，使圆筒发生组合变形，圆筒的 m 点处于平 面应力状态（图 3-2） 。在 m 点单元体上作用有由弯矩引起的正应力x,由 扭矩引起的剪应力n，主应力是一对拉应力1和一对压应力3,单元体上 的正应力x和剪应力n可按下式计算 ZxWM
2、= TnnWM= 式中 M 弯矩， M = P L Mn 扭矩， Mn = P a Wz 抗弯截面模量，对空心圆筒：)(13243DdDWZ=WT 抗扭截面模量，对空心圆筒： )(11643DdDWT=W由二向应力状态分析可得到主应力及其方向 2231)2/(2/nxx+= xnatg /220= 本实验装置采用的是 450直角应变花，在 m、 m点各贴一组应变花（如 图 3-3 所示） ，应变花上三个应变片的角分别为 -450、 00、 450，该点主应 力和主方向 20452045454531)()()1(22)1(2)(+= EE)2/()(24545045450 = atg 六、实验方
3、案设计： a：半桥接法单臂工作，温度互补 b：半桥接法邻臂工作，温度互补 c：全桥接法对臂工作，温度互补 d：半桥接法双臂工作，温度互补 七、实验步骤： 1.设计好本实验所需的各类数据表格 2测量试件尺寸、加力臂的长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。附表 1 将薄壁圆筒上的应变片按不同测试要求接到仪器上，组成不同的测量电桥。调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。 3.加载方案。先选取适当的初载荷 P0（一般取 P0=10 Pmax左右） ，估算 Pmax（该实验载荷范围 Pmax 700N） ，分 4 6 级加载。 4根据加载方案，调整好实验加载装置。 5加载。均匀缓慢加载至
4、初载荷 P0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复两次。 6作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实 验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。 7 实验装置中，圆筒的管壁很薄，为避免损坏装置，注意切勿超载， 不能用力扳动圆筒的自由端和力臂。 附表 1 （试件相关数据） 附表 2（实验数据）m 点三个方向线应变 P 70 140 210 280 350 420 载荷（N） P 70 70 70 70 70 45 平均值 0 平均值 电 阻 应 变 仪 读 数 -45 平均值 八、实
5、验结果处理 1主应力及方向 m 或 m点实测值主应力及方向计算： 20452045454531)()()1(22)1(2)(+= EE)2/()(24545045450 = atg m 或 m理论值主应力及方向计算： 2231)2/(2/nxx+= xnatg /220= 2.实验值与理论值比较 m 或 m点主应力及方向 比较内容 实验值 理论值 相对误差 /% 1/MPa 3/MPa m点 0/（ ） 圆筒的尺寸和有关参数 计算长度 L = mm 弹性模量 E = 210 GPa 外 径 D = 40 mm 泊 松 比 = 0.26 内 径 d = 35 mm 电阻应变片灵敏系数 K= 2.06 扇臂长度 a = mm 1/MPa 3/MPa m点 0/（ ）
