弯扭组合变形实验报告
薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验
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；
2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的
应力。
二．实验仪器和设备
1．弯扭组合实验装置；
2．YJ-4501A/SZ 静态数字电阻应变仪。
三．实验原理
薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆管在P 力作用下产生弯扭组合变形。
薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量E
为72 2m GN , 泊松比μ为0.33。薄壁圆管截 图1
面尺寸、如图2所示。由材料力学分析可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。Ⅰ-Ⅰ截面现有A 、B 、C 、D 四个测点，其应力状态如图3所示。每点处已按 –450、00、+450方向粘贴一枚三轴450应变花，如图4所示。
图2 图3 图4
四．实验内容及方法
1. 指定点的主应力大小和方向的测定
薄壁圆管A 、B 、C 、D 四个测点，其表面都处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变， 然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小和方向。若测得应变ε-45、ε0、ε45 ，则主应力大小的计算公式为
()()()??
?
???-+--±++-=--24502
0454*******
1211εεεεμεεμ
μσσE
主应力方向计算公式为
()()04545045
452εεεεεεα----=
--tg 或 ()45
450454522εεεεεα+---=--tg
2. 弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定 a. 弯矩M 引起的正应力的测定
只需用B 、D 两测点00方向的应变片组成图5（a ）所示半桥线路，就可测得弯矩M 引的正应变 2
Md
M εε=
然后由虎克定律可求得弯矩M 引起的正应力
2
Md
M M E E εεσ=
= b. 扭矩M n 引起的剪应力的测定 图5 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（b ）所示全桥线路，可
测得扭矩M n 在450方向所引起的线应变 4
nd
n εε=
由广义虎克定律可求得剪力M n 引起的剪应力 ()214nd nd n G E εμετ=+=
c. 剪力Q 引起的剪应力的测定
用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（c ）所示全桥线路，可测得剪力Q 在450方向所引起的线应变 4
Qd
Q εε=
由广义虎克定律可求得剪力Q 引起的剪应力 ()
2
14Qd
Qd Q G E εμετ=+=
五．实验步骤
1. 接通测力仪电源，将测力仪开关置开。
2. 将薄壁圆管上A 、B 、C 、D 各点的应变片按单臂（多点）半桥测量接线方法接至应变仪测量通道上。
3. 预加50N 初始载荷，将应变仪各测量通道置零；分级加载，每级100N ，加至450N ，记录各级载荷作用下应变片的读数应变，然后卸去载荷。
4. 按图5各种组桥方式，从复实验步骤3，分别完成弯矩、扭矩、剪力所引起应变的测定。
六．实验数据及结果处理
实验数据1 应变片灵敏系数K=2.23
读数应变载荷
A B
-450（R1）00（R2）450（R3）-450（R4）00（R5）450（R6）
P (N)?P
(N)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
50 0 0 0 0 0 0
100 99 0 -98 127 165 -21 150 99 0 -98 127 165 -21 100 98 0 -97 121 162 -23 250 197 0 -195 248 327 -44 100 99 0 -94 126 162 -23 350 296 0 -289 374 489 -67 100 100 2 -95 124 164 -22 450 396 2 -384 498 653 -89 均
d
ε?(με)99 0.5 -96 124.5 162.3 -22.3 实验数据1续
读数应变载荷
C D
-450（R7）00（R8）450（R9）-450（R10）00（R11）450（R12）
P (N)?P
(N)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
ε
(με)
?ε
(με)
50 0 0 0 0 0 0
100 51 -2 -54 22 -165 -128 150 51 -2 -54 22 -165 -128 100 50 -4 -54 23 -164 -129 250 101 -6 -108 45 -329 -257 100 51 -2 -54 21 -162 -129 350 152 -8 -162 66 -491 -386 100 51 -2 -52 21 -163 -130 450 203 -10 -214 87 -654 -516
均
d
ε?(με)50.8 -2.5 -53.5 21.8 -163.5 -129
实验数据2及结果
读数应变 载荷
弯矩（M ）
扭矩（M n ）
剪力（Q ）
P
(N)
?P
(N)
εMd
(με)
?εMd
(με)
εnd
(με)
?εnd
(με)
εQd
(με)
?εQd
(με)
50 0 0 0 100 330 295 90 150 330 295 90 100 325 300 91 250 655 595 181 100 329 300 91 350 984 895 272 100 328 298 90 450
1312
1193
362
均d ε? (με)
328
298.3
90.5
应力σ
(
)2
m MN
M σ
11.81
n τ
4.04
Q τ
1.23
实验结果
被测点 主应力 A
B
C
D
(
)2
1m MN
σ
4.72 12.7 2.68 1.54 (
)
23
m MN
σ
-5.36 -1.72 -2.97 -12.89 ()
度0α σ1
σ3
133.90 43.90
-16.70 73.30
134.40 44.40
107.220 17.220
七．思考题
1. 测定由弯矩、剪力、扭矩所引起的应变，还有哪些接线方法，请画出测量电桥的接法。
a ．测量弯矩引起的应变，还可以用R 5或R 11
与补偿片组成单臂半桥，见图（a ）； b ．测量扭矩引起的应变见图（b ）；
c ．测量剪力引起的应变见图（c ）；
2. 本实验中能否用二轴450应变花替代三轴450应变花来确定主应力的大小和方向？为什么？
本实验中A 、C 两点可以用二轴450应变花替代三轴450应变花，B 、D 两
点不可以。因为，从理论上讲，A 、C 两点主应力方向是已知的，只要求主应力大小，两个未知数，只要用两个应变片就可以了。
弯扭组合实验理论计算
薄壁圆管截面尺寸、受力简图如图所示
Ⅰ-Ⅰ截面A 、B 、C 、D 各点主应力大小和方向计算： Ⅰ-Ⅰ截面作用的力有
剪力 100==P Q （N ） 扭矩 202.0==P M n （N·m ） 弯矩 303.0==P M （N·m ） Ⅰ-Ⅰ截面几何性质
抗扭截面模量 ()6
4
3
10
915.4116
-?=-=
απD W n （m 3）
抗弯截面模量 ()6
4
3
10
458.2132
-?=-=
απD W （m 3）
A 、C 点扭转剪应力、弯曲剪应力计算 （在中性层上可视为纯剪状态） 扭转剪应力 07.410915.420
6
=?==-n n n W M τ （Mpa ） 弯曲剪应力 7.0105.225.18100
222
6
0=???===-ππτt R Q A Q Q （Mpa ） t — 圆管壁厚 R 0 = 18.25mm
A 点剪应力 77.4=+=Q n τττ （Mpa ） C 点剪应力 37.3=-=Q n τττ （Mpa ）
A 点主应力 77.431==-=τσσ （Mpa ） A 点主应力方向 ο450-=α
C 点主应力 37.331==-=τσσ （Mpa ） C 点主应力方向 ο450-=α B 、
D 点扭转剪应力、弯曲正应力计算 扭转剪应力 07.4==n
n
n W M τ （Mpa ） 弯曲正应力 2.1210458.2306
=?==
-W M x σ （Mpa ） B 点主应力
xy y x y
x 2
2
min
max
22
τσσσσσσ+???
? ?
?-±+= 4.1307.422.1222.122
2
1=+??
? ??+=σ （Mpa ） 2.13.71.63-=-=σ （Mpa ） B 点主应力方向
667.02
.1207
.42220-=?-
=--
=y
x xy
tg σστα ο8.160-=α
D 点主应力 2.13.71.61=+-=σ （Mpa ） 4.133.71.63-=--=σ （Mpa ） D 点主应力方向 667.02
.1207
.42220=-?-
=--
=y
x xy
tg σστα
οοο8.1068.16900=+=α
弯扭组合变形实验报告
弯扭组合变形实验报告 水工二班 叶九三 1306010532 一、实验目的 1用电测法测定薄壁圆管弯扭组合变形时表面任一点的主应力值和主方向，并与理论值进行比较。 2测定分别由矩和扭矩引起的应力w σ和n τ，熟悉半桥和全桥的接线方法。 二、实验设备 仪器名称及型号：静态电阻应变仪 精度：1μm 三、试件尺寸及有关数据 试件材料：铝合金 弹性模量：70GPa 泊松比μ=0.33 应变片灵敏系数K=2.20 试件外径D=40mm 试件内径d=36mm 自由端端部到测点的距离L=300mm 臂长a=200mm 试件弯曲截面系数z W =2.16*610-3m 试件扭转截面系数P W =4.32*610-3m 四、实验数据与整理 1.实测数据 弯ε（W ε） 扭ε（n ε） 0ε 45ε 90ε 荷载F （N ） 读数με 增量με 读数με 增量με 读数με 增量με 读数με 增量με 读数με 增量με 0F 0 396 0 358 0 150 0 193 0 -19 1F 396 358 150 193 -19 393 363 150 194 -21 2F 789 721 300 387 -40 391 353 150 193 -20 3F 1180 1074 450 580 -60 394 357 149 192 -21 4F 1574 1431 599 772 -81 平均增量 393.50 357.75 150 193 -20 计算结果： εⅠ=218.7με εⅡ=-88.7με 0?=o 2.28
1σ=14.9MPa 2σ=-1.3MPa W E εσ?=*w =13.7725MPa ||1n n E εμ τ?+= =4.7072MPa 误差分析 w σ（MPa ） n τ（MPa ） I σ ∏σ 0? 实测值 13.7725 4.7072 14.9 -1.3 28.2 理论值 13.8889 4.6296 15.2 -1.4 33 相对误差% 0.84 1.68 1.9 7.1 14.5 思考题 1可以，因为主应力大小与方向是唯一的，不论应变片延哪个方向粘贴， 只要测出平面应力状态下的三要素，就可以计算出主应力的大小与主平 面方向。 2半桥自补偿法好，精度比半桥外补偿法高。 3不需要，因为采用的全桥测法已经将温度影响消除了。
数电实验报告 实验二 组合逻辑电路的设计
实验二组合逻辑电路的设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。 2.熟悉组合电路的特点。 二、实验仪器及材料 a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件：74LS86、74LS00。 三、预习要求及思考题 1．预习要求： 1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。 2) 组合逻辑电路的功能特点和结构特点. 3) 中规模集成组件一般分析及设计方法. 4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2.思考题 在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案 四、实验原理 1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录 2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是： 1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表； 2）利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式； 3）画出逻辑图； 4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。 五、实验内容 1．用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全加器。 1）列出真值表,如下表2-1。其中A i、B i、C i分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；S i、C i+1分别为本位和、本位向高位的进位。 A i B i C i S i C i+1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 10 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。
弯扭组合变形实验报告
薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验 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； 2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的 应力。 二．实验仪器和设备 1．弯扭组合实验装置； 2．YJ-4501A/SZ 静态数字电阻应变仪。 三．实验原理 薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆管在P 力作用下产生弯扭组合变形。 薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量E 为72 2m GN , 泊松比μ为0.33。薄壁圆管截 图1 面尺寸、如图2所示。由材料力学分析可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。Ⅰ-Ⅰ截面现有A 、B 、C 、D 四个测点，其应力状态如图3所示。每点处已按 –450、00、+450方向粘贴一枚三轴450应变花，如图4所示。 图2 图3 图4 四．实验内容及方法 1. 指定点的主应力大小和方向的测定 薄壁圆管A 、B 、C 、D 四个测点，其表面都处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变， 然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小和方向。若测得应变ε-45、ε0、ε45 ，则主应力大小的计算公式为 ()()()?? ? ???-+--±++-=--24502 0454******* 1211εεεεμεεμ μσσE
主应力方向计算公式为 ()()04545045 452εεεεεεα----= --tg 或 ()45 450454522εεεεεα+---=--tg 2. 弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定 a. 弯矩M 引起的正应力的测定 只需用B 、D 两测点00方向的应变片组成图5（a ）所示半桥线路，就可测得弯矩M 引的正应变 2 Md M εε= 然后由虎克定律可求得弯矩M 引起的正应力 2 Md M M E E εεσ= = b. 扭矩M n 引起的剪应力的测定 图5 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（b ）所示全桥线路，可 测得扭矩M n 在450方向所引起的线应变 4 nd n εε= 由广义虎克定律可求得剪力M n 引起的剪应力 ()214nd nd n G E εμετ=+= c. 剪力Q 引起的剪应力的测定 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（c ）所示全桥线路，可测得剪力Q 在450方向所引起的线应变 4 Qd Q εε= 由广义虎克定律可求得剪力Q 引起的剪应力 () 2 14Qd Qd Q G E εμετ=+= 五．实验步骤 1. 接通测力仪电源，将测力仪开关置开。 2. 将薄壁圆管上A 、B 、C 、D 各点的应变片按单臂（多点）半桥测量接线方法接至应变仪测量通道上。 3. 预加50N 初始载荷，将应变仪各测量通道置零；分级加载，每级100N ，加至450N ，记录各级载荷作用下应变片的读数应变，然后卸去载荷。 4. 按图5各种组桥方式，从复实验步骤3，分别完成弯矩、扭矩、剪力所引起应变的测定。 六．实验数据及结果处理
数电实验报告 实验二 利用MSI设计组合逻辑电路
数电实验报告 实验二 利用MSI设计组合逻辑电路 姓名： 学号： 班级： 院系： 指导老师： 2016年 目录 实验目的：错误!未定义书签。
实验器件与仪器：错误!未定义书签。 实验原理：错误!未定义书签。 实验内容：错误!未定义书签。 实验过程：错误!未定义书签。 实验总结：错误!未定义书签。 实验： 实验目的： 熟悉编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑功能模块的功能与使用方法。 掌握用MSI设计的组合逻辑电路的方法。 实验器件与仪器： 数字电路实验箱、数字万用表、示波器。 虚拟器件：74LS00，74LS197，74LS138，74LS151 实验原理： 中规模的器件，如译码器、数据选择器等，它们本身是为实现某种逻辑功能而设计的，但由于它们的一些特点，我们也可以用它们来实现任意逻辑函数。 用译码器实现组合逻辑电路 译码器是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。如3线-8线译码器。当附加控制门Gs的输入为高电平（S = 1）的时
候，可由逻辑图写出。 从上式可看出。-同时又是S2、S1、S0这三个变量的全部最小项的译码输出。所以这种译码器也叫最小项译码器。如果将S2、S1、S0当作逻辑函数的输入变量，则可利用附加的门电路将这些最小项适当的组合起来，便可产生任何形式的三变量组合逻辑函数。 用逻辑选择器实现组合逻辑电路 数据选择器的功能是从一组输入数据中选出某一个信号输出。或称为多路开关。如双四选一数据选择器74LS153
Y1和Y2为两个独立的输出端，和为附加控制端用于控制电路工作状态和扩展功能。A1、A0为地址输入端。D10、D11、D12、D13或D20、D21、D22、D23为数据输入端。通过选定不同的地址代码即可从4个数据输入端选出要的一个，并送到输出端Y。输出逻辑式可写成 其简化真值表如下表所示。 S1A1A0Y1 1X X0 000D10 001D11 010D12 011D13 从上述可知，如果将A1A0作为两个输入变量，同时令D10、D11、D12、D13为第三个输入变量的适当状态（包括原变量、反变量、0和1），就可以在数据选择器的输出端产生任何形式的三变量组合逻辑电路。 实验内容： 数据分配器与数据选择器功能正好相反。它是将一路信号送到地址选择信号指定的输出。如输入为D，地址信号为A、B、C，可将D按地址分配到八路输出F0、F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7。其真值表如下
实验一----弯扭组合变形
实验一----弯扭组合变形
弯扭组合变形的实验报告 力学-938小组 一．实验目的 1.测定薄壁圆管表面上一点的主应力； 2.验证弯扭组合变形理论公式； 3.掌握电阻应变片花的使用。 二．实验设备和仪表 1.静态数字电阻应变仪； 2.弯扭组合试验台。 三．实验原理与分析 1.实验计算简图如下所示： 在D点作用一外力，通过BD杆作用在C点，同时产生 弯矩和扭矩； 2.应变测量常常采用电阻应变花，把几个敏感栅制作成特殊夹角 形式，组合在同一基片上。本实验采用45o直角应变花，在A，B，C，D四点（这四点分别布置在圆管正前方、正上方、正后
方，正下方）上各贴一片，分别沿-45o ，0o ，45o 方向，如图所示。测量并记录每一点三个方向的应变值-45εo 、0εo 、45εo 。 正上方和正下方（B 、D 点）处于弯扭组合情况下，同时作 用有弯曲正应力和扭转切应力，其中弯曲正应力上端受拉，下端受压，而前方和后方由于弯矩作用产生的切应力远远小于扭转产生的切应力，所以可以忽略不计，这样，在前后位置只受扭转剪应力。 3. 理论应变的计算公式及简单推导 弯曲正应力计算公式：()4432 z M PLD W D d σπ= = -； （1） 扭转剪应力计算公式：()44 16 n p M PaD W D d τπ== -； （2） 根据（1）（2）式可计算出理论上作用在每点的应力值。 由应力状态理论分析可知，薄壁圆管表面上各点均处于平面应力状态。若在被测位置x,y 平面内，沿x,y 方向的线应变
为,x y εε，剪应变为x y γ ，根据应变分析可知，该点任一方向 α的线应变计算公式为： 1 cos 2sin 22 2 2 x y x y xy αεεεεεαγα+-= + - （3） 将α分别用-45o ，0o ，45o 代替，可得到x,y 方向的应变方程 组： 0454504545x y xy εεεεεεγεε--?=? =+-?? =-?o o o o o o （4） 由此，可得到解出每点-45εo 、0εo 、45εo 值的公式： 0454522 x x y xy x y xy εεεεγεεεγε-? =?? +-? =?? ++?=??o o o （5） 另外，根据2中的分析，利用材料力学相关公式，可得,x y εε， x y γ的理论计算公式为： ()21x y x xy E G E σεεμεμττγ?= ??? =-?? +?==?? （6） 这样，将（1）（2）（6）式代入到（5）式中，即可求解每点 -45εo 、0εo 、45εo 的理论值。 4. 将计算得到的理论值直接与测试仪上显示的数据进行对比，分析 误差。 四． 实验步骤
弯扭组合实验实验报告
弯扭组合实验实验报告
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实验二弯扭组合试验 一、实验目的 1．用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角； 2．测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩； 3．学习电阻应变花的应用。 二、实验设备和仪器 1．微机控制电子万能试验机； 2．电阻应变仪； 3．游标卡尺。 三、试验试件及装置 弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试＝42mm，壁厚t=3mm， l1=200mm，件直径D l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限 s ＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝
0.28。 图一 实验装置图 四、实验原理和方法 1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角； 圆轴试件的一端固定，另一端通过一拐臂承受集中荷载P ，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所 图三 应变 τx στx σ
示。 在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），使应变花的各应变片方向分别沿0°和±45°。 根据平面应变状态应变分析公式： α γαεεεεε α 2sin 2 2cos 2 2 xy y x y x - -+ += （1） 可得到关于εx 、εy 、γxy 的三个线性方程组，解得： 45 450 45450 εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2） 由平面应变状态的主应变及其方位角公式： 2 2 21222? ?? ? ??+???? ??-±+=xy y x y x γεεεεεε （3）0 min max 2()2()xy xy x y tg γγα εεεε=- =---或y x xy tg εεγα-- =02 （4） 将式（2）分别代入式（3）和式（4），即可得到主应变及其方位角的表达式。 图四 圆轴上表面图五 圆轴下表面
弯扭组合变形的主应力测定
实验八 弯扭组合变形的主应力测定 一、实验目的 1．测定平面应力状态下主应力的大小及方向。 2．掌握电阻应变花的使用。 二、实验设备 1．弯扭组合实验装置。 2．静态电阻应变仪。 三、实验原理 平面应力状态下任一点的主应力方向无法判断时，应力测量常采用电阻应变花。应变花是把几个敏感栅制成特殊夹角形式，组合在同一基片上，如图8－1所示。如果已知三个方向的应变a ε、b ε及c ε，根据这三个应变值可以计算出主应变1ε及3ε的大小和方向，因而主应力的方向亦可确定（与主应变方向重合）。主应力的大小可由各向同性材料的广义胡克定律求得： （8－1） 式中，E 、μ分别为材料的弹性模量和泊松比。 图8－2为045直角应变花，所测得的应变分别为00ε、045ε及090ε，由下式计算出主应变1ε及3ε的大小和方向： 2 904524509003,100000 02 22 ）（）（εεεεεεε-+-± += （8－2）（8－3）
00 0090090045022an εεεεεα---=t （8－3） 图8－1 图8－2 图 8－3 本实验以图8－3所示空心圆轴为测量对象，该空心圆轴一端固定，另一端固结一横杆，轴与杆的轴线彼此垂直，并且位于水平平面内。今在横杆自由端加砝码，使空心圆轴发生扭转与弯曲的组合变形。在A －A 截面的上表面A 点采用045直角应变花，如图8－4所示，如果测得三个应变值00ε、045ε和090ε，即可确定A 点处主应力的大小及方向的实验值。 图 8－4 图 8－5 另由扭—弯组合理论可知，A －A 截面的上表面A 点的应力状态如图8－5
组合逻辑电路的设计实验报告
广西大学实验报告纸 _______________________________________________________________________________ 实验内容___________________________________________指导老师 【实验名称】 组合逻辑电路的设计 【实验目的】 学习组合逻辑电路的设计与测试方法。 【设计任务】 用四-二输入与非门设计一个4人无弃权表决电路（多数赞成则提案通过）。要求：采用四-二输入与非门74LS00实现；使用的集成电路芯片种类尽可能的少。 【实验用仪器、仪表】 数字电路实验箱、万用表、74LS00。 【设计过程】 设输入为A、B、C、D，输出为L，根据要求列出真值表如下 真值表
根据真值表画卡若图如下 由卡若图得逻辑表达式 B D C
BD AC CD AB BD AC CD AB BD AC CD AB BD AC CD BD AC AB D BCD C ACD B ABD A ABC ACD BCD ABD ABC L ???=???=++=+++=?+?+?+?=+++=))(()()( 用四二输入与非门实现 A B C D L 实验逻辑电路图
Y 实验线路图
【实验步骤】 1.打开数字电路实验箱，按下总电源开关按钮。 2.观察实验箱，看本实验所用的芯片、电压接口、接地接口的位置。 3.检查芯片是否正常。芯片内的每个与非门都必须一个个地测试，以保证芯片 能正常工作。 4.检查所需导线是否正常。将单根导线一端接发光二极管，另一端接高电平。 若发光二极管亮，说明导线是正常的；若发光二极管不亮时，说明导线不导通。不导通的导线不应用于实验。 5.按实验线路图所示线路接线。 6.接好线后，按真值表的输入依次输入A、B、C、D四个信号，“1”代表输入高 电平，“0”代表输入低电平。输出端接发光二极管，若输出端发光二极管亮则说明输出高电平，对应记录输出结果为“1”；发光二极管不亮则说明输出低电平，对应记录输出结果为“0”。本实验有四个输入端则对应的组合情况有16种，将每种情况测得的实验结果记录在实验数据表格中。 测量结果见下表： 实验数据表格
弯扭组合变形实验报告
创作编号： BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 薄壁圆管弯扭组合变形应变测定实验 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； 2．测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力。 二．实验仪器和设备 1．弯扭组合实验装置； 2．YJ-4501A/SZ静态数字电阻应变仪。 三．实验原理 薄壁圆管受力简图如图1所示。薄壁圆 管在P力作用下产生弯扭组合变形。 薄壁圆管材料为铝合金，其弹性模量E 为722 GN, 泊松比μ为0.33。薄壁圆管截图1 m 面尺寸、如图2所示。由材料力学分析可知，该截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩。Ⅰ-Ⅰ截面现有A、B、C、D四个测点，其应力状态如图3所示。每点处已按–450、00、+450方向粘贴一枚三轴450应变花，如图4所
示。 图2 图3 图4 四．实验内容及方法 1. 指定点的主应力大小和方向的测定 薄壁圆管A 、B 、C 、D 四个测点，其表面都处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变， 然后运用应变-应力换算关系求出主应力的大小和方向。若测得应变ε-45、ε0、ε45 ，则主应力大小的计算公式为 ()()()?? ? ???-+--±++-=--24502 04545 45231212 11εεεεμ εεμμσσE 主应力方向计算公式为 ()() 04545045 452εεεεεεα----= --tg 或 () 4545045 4522εεεεεα+--- =--tg 2. 弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应力的测定 a. 弯矩M 引起的正应力的测定 只需用B 、D 两测点00方向的应变片组成图5（a ）所示半桥线路，就可测得弯矩M 引的正应变 2 Md M εε= 然后由虎克定律可求得弯矩M 引起的正应力 2 Md M M E E εεσ= = b. 扭矩M n 引起的剪应力的测定 图5 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（b ）所示全桥线路， 可测得扭矩M n 在450方向所引起的线应变 4 nd n εε= 由广义虎克定律可求得剪力 M n 引起的剪应力 ()2 14nd nd n G E εμετ= += c. 剪力Q 引起的剪应力的测定 用A 、C 两被测点-450、450方向的应变片组成图5（c ）所示全桥线路，
弯扭组合实验实验报告
北京航空航天大学材料力学实验 弯扭组合试验 实验报告 机械工程及自动化学院380711班张涛38071122
实验二弯扭组合试验 一、实验目的 1．用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角； 2．测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩； 3．学习电阻应变花的应用。 二、实验设备和仪器 1．微机控制电子万能试验机； 2．电阻应变仪； 3．游标卡尺。 三、试验试件及装置 弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D0＝42mm，壁厚t=3mm，l1=200mm，l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限 ＝360MPa，弹性模量E s ＝206GPa，泊松比μ＝0.28。
图一实验装置图 四、实验原理和方法 1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角； 圆轴试件的一端固定，另一端通过一拐臂承受集中荷载P，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所示。 图三应变花示意图 图四圆轴上表面微体的应力状态τx σx τx σx 图五圆轴下表面微体的应力状态
在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），使应变花的各应变片方向分别沿0°和±45°。 根据平面应变状态应变分析公式： αγαεεεεεα2sin 2 2cos 2 2 xy y x y x - -+ += （1） 可得到关于εx 、εy 、γxy 的三个线性方程组，解得： 45 45045450 εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2） 由平面应变状态的主应变及其方位角公式： 2 221222??? ? ??+???? ??-±+=xy y x y x γεεεεεε （3）0min max 2()2()xy xy x y tg γγαεεεε=-=- --或y x xy tg εεγα--=02 （4） 将式（2）分别代入式（3）和式（4），即可得到主应变及其方位角的表达式。 对于各向同性材料，应力应变关系满足广义虎克定律： ()()122 2212 111μεεμ σμεεμ σ+-=+-= E E （5） 由式（2）~（5），可得一点的主应力及其方位角的表达式为： ()()() ()() 00 45 45045 4502 450 2 4504545212212212-------= -+-+± -+=εεεεεαεε εεμμεεσσtg E E （6） 0ε、0 45ε和0 45-ε的测量可用1/4桥多点测量法同时测出（见图六）。 R i
实验四 薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定
实验四 薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定 实验内容： 构件在弯扭组合作用下，根据强度理论，其强度条件是[]r σσ≤。计算当量应力r σ，首先要确定主应力，而主应力的方向是未知的，所以不能直接测量主应力。通过测定三个不同方向的应变，计算主应变，最后计算出主应力的大小和方向。本实验测定应变的三个方向分别是-45°、0°和45°。 实验目的与要求： 1、用电法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向 2、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会1/4桥法测应变的实验方法 设计思路： 为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B 点、管底D 点各粘贴一个45°应变花，测得圆管顶B 点的-45°、0°和45°三个方向的线应变45ε-、 0ε、45ε。 应变花的粘贴示意图 实验装置示意图 关键技术分析： 由材料力学公式： 得 从以上三式解得 主应变
根据广义胡克定律 1、实验得主应力 大小 ___ ___ ___145452()2(1)E σεεσμ-+?= ± ?-?实实方向 _________ ___ 04545 45452( )/(2) tg αεεεεε-- =+ --实 2、理论计算主应力 3、误差 实验过程 1.测量试件尺寸、力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。附表1 2.拟定加载方案。先选取适当的初载荷P 0(一般取P o =lO ％P max 左右)。估算P max (该实验载荷范围P max <400N)，分4～6级加载。 3．根据加载方案，调整好实验加载装置。 4．加载。均匀缓慢加载至初载荷P o ，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。 5．作完试验后，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。 6.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。
弯扭组合实验实验报告
弯扭组合试验 实验报告 Administrator 实验二弯扭组合试验 、实验目的 1 ?用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角; 2. 测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩； 3. 学习电阻应变花的应用。 二、实验设备和仪器 1. 微机控制电子万能试验机; 2. 电阻应变仪； 3. 游标卡尺。 三、试验试件及装置 弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D o= 42mm壁厚t=3mm l i=200mm
l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限s= 360MPa弹性模量E= 206GPa泊松比（1= 0.28。 图一实验装置图
四、实验原理和方法 1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方 位角; 圆轴试件的一端固定，另一端通过一拐臂承受集中荷载 P,圆轴处于弯扭组合变形状态, 某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所示。 在圆轴某一横截面 A — B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），使应变花的各应变片方 向分别 沿0°和土 45°。 根据平面应变状态应变分析公式： x 00 由平面应变状态的主应变及其方位角公式: 2 xy II x x J 1 tab x 1 F 图四圆轴上表面微体的应力状态 ------------------------------ 图五 圆轴下表面微体的应力状态 可得到关于& x 、￡ y 、 丫 xy - -cos2 仝巾2 2 2 的三个线性方程组, 解得: (1) y 450 450 00 (2) xy 450 450 (3)
实验四 弯扭组合变形时的应力测定
实验四弯扭组合变形时的应力测定 一、实验目的 1．用电测法测定平面应力状态下的主应力大小及其方向，并与理论值进行比较。 2．测定弯扭组合变形杆件中的弯矩和扭矩分别引起的应变，并确定内力分量弯矩和扭矩的实验值。 3．进一步掌握电测法和电阻应变仪的使用。 了解半桥单臂，半桥双臂和全桥的接线方法。 二、实验仪器 1．弯扭组合实验装置。 2．YJ-28-P10R静态数字应变仪, 或者YJ-31电阻应变仪。 三、实验原理和方法 弯扭组合变形实验装置如图5-1所示，它由薄壁管1、扇臂2、钢索3、手轮4、加 图4-1 弯扭组合实验装置
载支座5、加载螺杆6、载荷传感器7、钢索接头8、底座9、电子秤10和固定支架11组成。钢索一端固定在扇臂端，另一端通过加载螺杆、载荷传感器与钢索接头固定，实验时转动手轮，加载螺杆和载荷传感器都向下移动，钢索受拉，载荷传感器就有电信号输出，此时电子秤数字显示出作用在扇臂的载荷值，扇臂端的作用力传递到薄壁管上，使管产生弯扭组合变形。 薄壁圆管材料为铝，其弹性模量E=70GPa、泊松比μ=0.33,管的平均直径D0=37mm,壁厚t=3mm。 Ⅰ-Ⅰ 图4-2 图4-3 A、B、C、D点应力状态
薄壁圆管弯扭组合变形受力如简图4-2所示。Ⅰ-Ⅰ截面为被测位置，该截面上的内力有弯矩和扭矩。取其前、后、上、下的A 、B 、C 、D 为被测的四个点，其应力状态见图4-3（截面Ⅰ-Ⅰ的展开图）。每点处按-450 、0、+450 方向粘贴一片450 的应变花，将截面Ⅰ-Ⅰ展开如图4-4（a ）所示。 四、 实验内容和方法 1．确定主应力大小及方向： 弯扭组合变形薄壁圆管表面上的点处于平面应力状态，用应变花测出三个方向的线应变后，可算出主应变的大小和方向，再应用广义胡克定律即可求出主应力的大小和方向。 主应力 ()()()?? ?? ??-+--±++-= ?+?-?+?-24502045454522.12 1211εεεεμεεμ μσE (1) 主方向 ()() 0454*******a εεεεεεα----= ?+?-? -?+n t (2) 式中：045-ε、0ε、045+ε分别表示与管轴线成045-ε、0ε、045+ε方向的线应变 2． 单一内力分量或该内力分量引起的应变测定： (1)弯矩M 及其所引起的应变测定 （a ）弯矩引起正应变的测定： 用上、下（即B 、D 两点）两测点两片方向的应变片组成图8-4b 所示半桥测量线路，测得B 、D 两处由于弯矩引起的正应变 2 ds M εε= (3) 式中：ds ε——应变仪的读数应变 M ε——由弯矩引起的轴线方向的应变 (b)弯矩M 的测定：
实验六弯扭组合应力测定实验(精)
实验六 弯扭组合应力测定实验 一、实验目的要求 1) 用电测法测定圆杆M M -（或N N -）截面危险点的主应力大小和方向；和理论值 比较。 2) 用电测法测定M M -（或N N -）截面处于纯剪状态下的一点的最大剪应力 二、实验装置： 已知材料，弹性模量GPa 200=E 泊松比：28.0=μ 图6-1
弯曲正应力分布 扭转剪力分布 横向剪切应力分布 三、应力状态分析 1) 由应力状态分析可知][A A '主应力最大，A 点的应力有弯σ和扭τ，在测量时可以分别 测量，其A 点的应力状态可以分解成如图所示 图6-3 2) 在A 点，弯曲应力弯σ最大，而切应力0=剪τ，而τ扭对轴向应变无关，所以测弯σ时 只要在A 点（A '点）轴向布片就可以测出弯σ 3) 测扭τ时因为扭τ在横截面周边处都相等，在纵向截面处不但有扭τ而且还有弯曲剪应力 引起的剪τ。根据图，B 、B '的应力状态分析，为了测出扭τ和max τ，在B 点和B '点处与轴线成?45，各贴两片电阻片，电阻片布片如图所示
= + 图6-4 四、测试方法 根据应力状态，可分别把弯曲的应变、扭转的应变、扭转和剪切的组合应变、剪切应变测出来，再分别求出各种变形下的应力，最后根据公式求出主应力的大小、方向和最大切应力。 1、测弯曲正应力弯σ 1) 接线：半桥互补，将1R 为工作片，2R 为补偿片接入电桥中进行温度补偿，：因1R 、2 R 的增量等值同向接相邻桥臂，故抵消，应变读数εεεε2)(21=--=d ，读数应变值扩大2倍，扭转剪切变形下不改变轴的长度，所以测出的是弯曲变形下的应变值， 2) 计算2 d εεσ? =?=E E 弯 2、测扭转切应力扭τ 1) 接线：半桥互补将5R 作为工作片，4R 作为补偿片接入电桥中如图，4R 、5R 皆与轴向 成?45，应变读数εεεε2)(45=--=d ，由剪力产生的应变量等值同向，4R 、5R 接相邻桥臂故抵消了，所以测得的应变数为扭转时产生的应变值。 2) 计算 ) 1(21d μεμετ+?= +?= E E 扭 3、测横向力引起的剪切应力剪τ 1) 接线：半桥互补，将5R 作为工作片（在B '点），3R 为补偿片（在B 点）接入电桥。同
弯扭组合变形主应力实验
实验五弯扭组合变形主应力实验 一、实验目的 1、用电测法测定平面应力状态下一点的主应力的大小和方向； 2、在弯扭组合作用下，分别测定由弯矩和扭矩产生的应力值； 3、进一步熟悉电阻应变仪的使用，学会全桥法测应变的实验方法。 二、仪器设备 1、弯扭组合变形实验装置； 2、YD-2009型数字式电阻应变仪； 三、试件制备与实验装置 1、试件制备 本实验采用合金铝制薄壁圆管作为测量对象。为了测量圆管的应力大小和方向，在圆管某一截面的管顶B点、管底D点各粘贴了一个45o应变花（如图4-5-1），圆管发生弯扭组合变形后，其应变可通过应变仪测定。 图4-5-1 2、实验装置 如图4-5-1所示，将薄壁圆管一端固定在弯扭组合变形实验装置上，逆时针转动实验架上的加载手轮，通过薄壁圆管另一端的钢丝束施加载荷，使圆管产生变形。从薄壁圆管的内力图4-5-2可以发现：薄壁圆管除承受弯矩M作用之外，还受扭矩T的作用，圆管处于“组合变形”状态，且弯矩M=P?L，扭矩T= P?a
图4-5-2 内力图 图 4-5-3 单元体图
四、实验原理 1、主应力大小和方向的测定 如图4-5-3，若测得圆管管顶B 点的-45o、0o、45o三个方向（产生拉应变方向为45o，产生压应变的方向为-45o，轴向为0o）的线应变为ε-45o、ε0o、ε45o。由《材料力学》公式 αγαεεεεεα2sin 2 1 2cos 2 2 xy - + += -y x y x 可得到关于εx 、εy 、γxy 的线形方程组 ()[]()[] 45 2sin 2 145 2cos 2 2 xy 45-?--?+ += --γ εεεεεy x y x 2 2 0y x y x εεεεε-+ += ()() 452sin 2 1 452cos 22 xy 45?- ?+ += -γεεεεεy x y x 联立求解以上三式得 εx =ε0o εy =ε-45o+ε45o-ε0o γxy =ε-45o-ε45o 则主应变为 εγεεεεε2 xy 22,1222 ??? ??+??? ??±+= -y x y x y xy x εεγα--=02tg 由广义胡克定律 ()212 11μεεμ σ+-E = ()122 21μεεμ σ+-E = 得到圆管的管顶A 点主应力的大小和方向计算公式 ( )() () ()()2 45 02 45 045 452,10 12212-- - -+ ++E ± -E = εε εε μμεεσ 45 4504545022tg -----= εεεεεα 2、弯矩产生的应力大小测定 分析可知，圆管虽为弯扭组合变形，但管顶B 和管底D 两点沿x 轴方向的应变计只能测试因弯矩引起的线应变，且两者等值反向。因此，由上述主应力测试过程得知 ε=εx =ε0o
弯扭组合实验实验报告记录
弯扭组合实验实验报告记录
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实验二弯扭组合试验 一、实验目的 1．用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角； 2．测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩； 3．学习电阻应变花的应用。 二、实验设备和仪器 1．微机控制电子万能试验机； 2．电阻应变仪； 3．游标卡尺。 三、试验试件及装置 弯扭组合实验装置如图一所示。空心圆轴试件直径D0＝42mm，壁厚t=3mm，l1=200mm， ＝360MPa，弹性模量E＝206GPa，泊松l2=240mm（如图二所示）；中碳钢材料屈服极限 s 比μ＝0.28。
图一 实验装置图 四、实验原理和方法 1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角； 圆轴试件的一端固定，另一端通过一拐臂承受集中荷载P ，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所示。 在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），使应变花的各应变片 方向分别沿0°和±45°。 图三 应变 图四 圆轴上表面 τx σx τx σx 图五 圆轴下表面
根据平面应变状态应变分析公式： αγαεεεεεα2s i n 2 2c o s 2 2 xy y x y x - -+ += （1） 可得到关于εx 、εy 、γ xy 的三个线性方程组，解得： 45 45045450 εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2） 由平面应变状态的主应变及其方位角公式： 2 221222??? ? ??+???? ??-±+=xy y x y x γεεεεεε （3）0min max 2()2()xy xy x y tg γγαεεεε=- =- --或y x xy tg εεγα--=02 （4） 将式（2）分别代入式（3）和式（4），即可得到主应变及其方位角的表达式。 对于各向同性材料，应力应变关系满足广义虎克定律： ()()122 2212 111μεεμσμεεμ σ+-= +-= E E （5） 由式（2）~（5），可得一点的主应力及其方位角的表达式为： ()()() ()() 00 45 45045 4502 450 2 4504545212212212-------= -+-+± -+=εεεεεαεε εεμμεεσσtg E E （6） 0ε、0 45ε和0 45-ε的测量可用1/4桥多点测量法同时测出（见图六）。 R i R
弯扭组合变形的主应力测定
一、实验目的 1、测定薄壁圆管表面上一点的主应力的大小及方向。 2、验证弯扭组合变形理论公式。 3、通过现场对试验数据的分析，判断实验数据的准确性，加深对弯扭组合变形的理解。 二、实验设备 1、微机控制电子万能试验机。 2、静态电阻应变仪。 三、实验原理 1、薄壁圆管弯扭组和变形受力简图，如图1所示 图1：薄壁圆管弯扭组和变形受力简图 2、由试验确定主应力大小和方向 由应力状态分析可知，薄壁圆管表面上各点均处于平面应力状态。 若在被测位置想x,y 平面内，沿x,y 方向的线应变x ε，y ε剪应力为xy γ，根据应变分析可知，该点任一方向a 的线应变的计算公式为 a a xy y x y x a 2sin 21 2cos 2 2 γεεεεε--+ += 由此得到的主应变和主方向分别为 2 23,1)21 ()2 ( 2 xy y x y x γεεεεε+-±+= y x xy a εεγ-- =02tan
对于各向同性材料，主应变1ε，3ε和主应力1σ，3σ方向一致，主应力的大小可由各向同性材料的广义胡克定律求得： με ε μ μεεμσ （1） 式中，E 、μ分别为材料的弹性模量和泊松比。 在主应力无法估计时，应力测量主要采用电阻应变花，应变化是把几个敏感栅制成特殊夹角形式，组合在同一基片上。常用的应变花有450、600、900和1200等。 本实验采用的是45o 直角应变花，在A 、B 、C 、D 四点上各贴一片，分别沿着-450、00、450如图所示。根据所测得的应变分别为00ε、045ε及090ε，由下式计算出主应变1ε，3ε的大小和方向： 00εε=x 00004545εεεε-+=-y 004545εεγ-=-xy
薄壁圆管弯扭组合变形实验
姓名： 学院： 专业： 学号： 薄壁圆管弯扭组合变形测定实验 一、实验目的 ①用点测法测定平面应力状态下 主应力的大小及方向。 二、实验设备名称及型号 ①弯矩组合实验装置。 ②静态电阻应变仪。 三、实验内容及方法 1.基本数据 材料常数：弹性模量E = 70 GPa 泊松比33.0=μ 装置尺寸：圆筒外径D = 40mm 圆筒内径d = 34mm 加载臂长l = 200 mm 测点位置L I-I =300 mm 2.计算方法 （1）指定点的主应力和主方向测定 实验值：主应力大小：()()()?? ????-+--±++-=--245020454545221212 11εεεεμ εεμμσσE 主应力方向：()()0454********εεεεεεα----=--tg 理论值：主应力大小：222122τσσσσ+??? ??±=；主应力方向：σ τα220-=tg 五．实验步骤 1.将传惑器与测力仪连接，接通测力仪电源，将测力仪开 关置开。 2.将薄壁圆管上A 、B 、C 、D 各点的应变片按单臂(多点)四分之一桥测量接 线方法接至应变仪测量通道上。 3.逆时针旋转手轮，预加50N 初始载荷．将应变仪各测量通道置零。 4.分级加载，每级100N ，加至450N ．记录各级载荷作用下应变片450 ，00，-450方向上的应变读数。 5.卸去载荷。 6.将薄壁圆管上B 、D 两点00方向的应变片按图5（a ）半桥测量接线方法接 至应变仪测量通道上．重复步骤3、4、5。
7.将薄壁四管上A、C两点-450、450方向的应变片按图5（b）全桥测量接线方法接至应变仪测量通道上，重复步骤3、4、5。 8.将薄壁圆管上A、C两点-450、450方向的应变片按图5（c）全桥测量接线方法接至应变仪测量通道上，重复步骤3、4、5。 五、实验数据记录与处理 1、合理的纪录实验数据。 2、计算A、B、C、D四点的主应力大小和方向。 3、计算I—I 截面上分别由弯矩、剪力、扭矩所引起的应力。 实验数据
实验项目5： 薄壁圆筒弯扭组合变形实验(新)
邵 阳 学 院 实 验 报 告 实验项目5：薄壁圆筒弯扭组合变形实验 实验日期 实验地点 成 绩 院 系 班 级 指导老师 同组成员 学生姓名 学生学号 一、实验内容和目的 1. 用电测法测定薄壁圆筒弯扭组合变形时平面应力状态的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、实验设备及仪器（规格、型号） 1. FCL-I 型材料力学多功能实验装置。 2. HD-16A 静态电阻应变仪。 3. 游标卡尺、钢尺。 三、实验原理 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1）。在m 点单元体上作用有由弯矩引起的正应力σx ,由扭矩引起的剪应力τn ，主应力是一对拉应力σ1和一对压应力σ3,单元体上的正应力σx 和剪应力τn 可按下式计算 Z x W M = σ T n n W M = τ 式中 M — 弯矩，M = P·L M n — 扭矩，M n = P·a W z — 抗弯截面模量，对空心圆筒： ])( 1[32 4 3 D d D W Z -= π W T — 抗扭截面模量，对空心圆筒： ])( 1[16 4 3 D d D W T -= π W 由二向应力状态分析可得到主应力及其方向 2 23 1)2/(2/n x x τσ σ σσ+±= x n a tg στ/220-=
本实验装置采用的是450直角应变花，在m 、m ˊ点各贴一组应变花（如图2所示），应变花上三个应变片的α角分别为-450 、00 、450 ，该点主应力和主方向 2 0452******** 1) ()() 1(22) 1(2)(??-???-?-+-+± -+= εεεεμμεεσσE E )2/()(24545045450??-??-?---=εεεεεa tg 图2 测点应变花布置图 四、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、加力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。见附表1 3. 将薄壁圆筒上的应变片按不同测试要求接到仪器上，组成测量电桥。调整好仪器，检查整 个测试系统是否处于正常工作状态。 主应力大小、方向测定：将m 和m ˊ两点的所有应变片按半桥单臂(1/4桥)、公共温度补偿法组成测量线路进行测量(见图3)。 4. 拟订加载方案。先选取适当的初载荷P 0（一般取P 0 =10％P max 左右），估算P max （该实验 载荷范围P max ≤700N ），分4～6级加载。 5．根据加载方案，调整好实验加载装置。 6．加载。均匀缓慢加载至初载荷P 0，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。见附表2，附表3 7. 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。 8． 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 x