5薄壁圆管弯扭组合变形测定_实验报告_

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5薄壁圆管弯扭组合变形测定_实验报告_

薄壁圆管弯扭组合变形测定实验

实验日期

姓名 班级 学号 实验组别 同组成员 指导教师(签字)

一、实验目的

二、实验设备名称及型号

三、实验数据记录与处理

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 = 39mm 圆筒内径 d = 34mm 加载臂长 h = 250 mm 测点位置 L I-I =140 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:()()()?

?

????-+--±++-=--2450204545452312

1211εεεεμεε

μμσσE 主应力方向:()()

04545045

450

2εεεεεεα----=--tg

理论值:主应力大小:22

3122T M M τσσσσ+??

? ??±=;主应力方向:M T tg στα220-

= (2)指定截面上的弯矩、扭矩和剪力所分别引起的应力的测定

a.弯矩M 引起的正应力的测定 实验值:2di M E εσ=

实 理论值:()32

/143

απσ-=-D FL I

I M 理,其中:D d /=α b. 扭矩T 引起的切应力的测定

实验值:)1(4μετ+=

di T E 实 理论值:()

16

/14

3απτ-=D Fh

T 理 c. 剪力F Q 引起的切应力的测定

实验值:)

1(4μετ+=

di

F

E Q 实

理论值:z max

Z 2FS I τδ=剪,1233max z d D S -=

3.实验数据

1.指定点的主应力和主方向测定(表1、表2)

2.指定截面上的弯矩、扭矩和剪力所引起的应力测定(表3)

四、数据分析及结论(写背面)

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。

5薄壁圆管弯扭组合变形测定_实验报告

薄壁圆管弯扭组合变形测定实验 实验日期 姓名 班级 学号 实验组别 同组成员 指导教师(签字) 一、实验目的 二、实验设备名称及型号 三、实验数据记录与处理 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 = 39mm 圆筒内径 d = 34mm 加载臂长 h = 250 mm 测点位置 L I-I =140 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:()()()?? ?? ??-+--± ++-= --2 45 02 45 45 45 2 3 1 2 12 11ε εεεμ ε εμ μ σ σE 主应力方向:()() 45 45 045 450 2εεε εεεα ----=--tg 理论值:主应力大小:2 2 3 1 22 T M M τσσ σ σ+?? ? ??± = ;主应力方向:M T tg σ τα220 - = (2)指定截面上的弯矩、扭矩和剪力所分别引起的应力的测定 a.弯矩M 引起的正应力的测定 实验值:2 di M E εσ = 实 理论值:()32 /14 3 απσ -= -D FL I I M 理 ,其中:D d /=α b. 扭矩T 引起的切应力的测定 实验值:)1(4μετ+=di T E 实 理论值:()16 /14 3α πτ-= D Fh T 理 c. 剪力F Q 引起的切应力的测定 实验值:) 1(4μετ+= di F E Q 实 理论值:z max Z 2FS I τδ = 剪,12 3 3 max z d D S -= 3.实验数据 1.指定点的主应力和主方向测定(表1、表2) 2.指定截面上的弯矩、扭矩和剪力所引起的应力测定(表3)

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

扭转实验报告

浙江大学材料力学实验报告 (实验项目:扭转) 1. 验证扭转变形公式,测定低碳钢的切变模量G 。; 2. 测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ。 3. 比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。 二、设备及试样: 1. 扭转试验机,如不进行破坏性试验,验证变形公式合测定G 的实验也可在小型扭转试验 机装置上完成; 2. 扭角仪; 3. 游标卡尺; 4. 试样,扭装试样一般为圆截面。 三、实验原理和方法: 1、测定切变模量G A 、机测法:0p T l G I φ= ,其中b δ φ=,δ为百分表读数,p I 为圆截面的极惯性矩; 选取初扭矩To 和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To 到Tn 分成n 级加载,每级扭矩增量为 T ?,每一个扭矩Ti 都可测出相应的扭角φi ,与扭矩增量T ?对应的扭角增量是 1i i i φφφ-?=-,则有0 i p i T l G I φ?= ?,i=1,2,3,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即: 1 i G G n = ∑,i=1,2,3,…n ; B 、电测法:t r t T T G W W γε= =,应变仪读数为r ε,t W 为抗扭截面系数; 选取初扭矩To 和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To 到Tn 分成n 级加载,每级扭矩增量为T ?,每一个扭矩Ti 都可测出相应的读数εi ,与扭矩增量T ?对应的读数增量是1i i i εεε-?=-,则有i t i T G W ε?= ?,i=1,2,3,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即: 1 i G G n =∑, i=1,2,3,…n 2、测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ

低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告

低碳钢铸铁的扭转破坏 实验报告 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

低碳钢、铸铁的扭转破坏实验一:实验目的和要求 1、掌握扭转试验机操作。 2、低碳钢的剪切屈服极限τs。 3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。 4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式,并对试件断口形貌进行分析。 二:实验设备和仪器 1、材料扭转试验机 2、游标卡尺 三、实验原理 1、低碳钢扭转实验 低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图(a)所示。 T

T s 0 φ 图1. 低碳钢材料的扭转图 1. 低碳钢材料的扭转图 (a) (b) (c) 图2. 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图 低碳钢试件在受扭的最初阶段,扭矩T 与扭转角φ成正比关系(见图1),横截面上剪应力τ沿半径线性分布,如图2(a)所示。随着扭矩T 的增大,横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs 且塑性区逐渐向圆心扩展,形成环形塑性区,但中心部分仍是弹性的,见图2(b)。试件继续变形,屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区,如图2(c)所示。此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1),试验机的扭矩读数基本不动,此时对应的扭矩即为屈服扭矩T s 。随后,材料进入强化阶段,变形增加,扭矩随之增加,直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以,扭转曲线一直上升直到破坏,试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b 。由t s d s A s s W d dA T τρπρρτρτ3 4 22/0 ===? ?)( 可得低碳钢

材料的扭转屈服极限t s s W T 43= τ;同理,可得低碳钢材料扭转时强度极限t b b W T 43=τ,其中316 d W t π = 为抗扭截面模量。 2、铸铁扭转实验 铸铁试件受扭时,在很小的变形下就会发生破坏,其扭转图如图3所示。 图3. 铸铁材料的扭转图 从扭转开始直到破坏为止,扭矩T 与扭转角近似成正比关系,且变形很小,横截面上剪应力沿半径为线性分布。试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b ,铸铁材料的扭转强度极限为t b b W T = τ。 低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别,图4(a )所示低碳钢试样的断面与横截面重合,断面是最大切应力作用面,断口较为平齐,可知为剪切破坏;图(b )所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面,断面是最大拉应力作用面,断口较为粗糙,因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。 图4. 低碳钢和铸铁的扭转端口形状

5薄壁圆管弯扭组合变形测定_实验报告(精)

薄壁圆管弯扭组合变形测定实验 实验日期 姓名班级学号 实验组别同组成员指导教师(签字) 一、实验目的 二、实验设备名称及型号 三、实验数据记录与处理 1.基本数据 材料常数:弹性模量E= 70 GPa 泊松比 装置尺寸:圆筒外径D= 39mm 圆筒内径d = 34mm 加载臂长h= 250 mm 测点位置L I-I=140 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:

主应力方向: 理论值:主应力大小:;主应力方向: (2)指定截面上的弯矩、扭矩和剪力所分别引起的应力的测定 a.弯矩M 引起的正应力的测定 实验值:理论值:,其中:b. 扭矩T 引起的切应力的测定 实验值:理论值: c. 剪力F Q引起的切应力的测定 实验值:理论值:, 3.实验数据 1.指定点的主应力和主方向测定(表1、表2) 2.指定截面上的弯矩、扭矩和剪力所引起的应力测定(表3) 表1 被测点应变数据 应变读 数 A B 载荷

-450(R1) 00 (R2 ) 450 (R3 ) -450 (R4) 00 (R5 ) 450 (R6) F (N ?F(N ε(μ ε ?ε(μ ε ε(μ ε ?ε(μ ε ε(μ ε ?ε(μ ε ε(μ ε ?ε(μ ε ε(μ ε ?ε(μ ε ε(μ ε ?ε(μ ε 50 100 150 100 250 100 350 100 450 ( με 续表1 应变读 数 载荷 C D -450(R7) 00 (R8 ) 450 (R9 ) -450 (R10 ) 00 (R11 ) 450 (R12 ) F (N ?F(N ε(μ?ε(με(μ?ε(με(μ?ε(με(μ?ε(με(μ?ε(με(μ?ε(μ

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

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,

材料力学扭转实验实验报告

扭 转 实 验 一.实验目的: 1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理,并进行操作练习。 2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限、剪切强度极限。 3.确定铸铁试样的剪切强度极限。 4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。 二.实验设备及工具 扭转试验机,游标卡尺、扳手。 三.试验原理: 塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。(在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。参考材料力学、工程力学课本的介绍,以及相关的书籍介绍,自己编写。) 四.实验步骤 1.a 低碳钢实验(华龙试验机) (1)量直径: 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置,每个位置互相垂直地测量2次直径,取其平均值;然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。。 (2)安装试样: 启动扭转试验机,手动控制器上的“左转”或“右转”键,调整活动夹头的位置,使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求,把试样水平地放在两夹头之间,沿箭头方向旋转手柄,夹紧试样。 (3)调整试验机并对试样施加载荷: 在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点;根据你所安装试样的材料,在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”,并点击“加载”而确定;用键盘输入实验编号,回车确定(按Enter 键);鼠标点“开始测试”键,给试样施加扭矩;在加载过程中,注意观察屈服扭矩的变化,记录屈服扭矩的下限值,当扭矩达到最大值时,试样突然断裂,后按下“终止测试”键,使试验机停止转动。 (4)试样断裂后,从峰值中读取最大扭矩 。从夹头上取下试样。 (5)观察试样断裂后的形状。 1.b 低碳钢实验(青山试验机) (1)量直径: 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置,每个位置互相垂直地测量2次直径,取其平均值;然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。 (2)安装试样: 启动扭转试验机,手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键,调整活动夹头的位置,使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求,把试样水平地放在两夹头之间,s τb τb τ 0d S M b M 0d

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 ______ ____________ 122 4545 450450 2 ()2 ()() 2(1)2(1) E E σεε εεεε σμμ - - + ? =±-+- ? -+ ? 实 实 方向_______________ 0454504545 2()/(2) tgαεεεεε -- =+-- 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P0(一般取P o=lO%P max左右)。估算P max(该实验载荷围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。 附表1 (试件相关数据) 实验结果处理

扭转破坏实验实验报告

篇一:扭转实验报告 一、实验目的和要求 1、测定低碳钢的剪切屈服点?s、剪切强度?b,观察扭矩-转角曲线(t??曲线)。 2、观察低碳钢试样扭转破坏断口形貌。 3、测定低碳钢的剪切弹性模量g。 4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律(??tl/gip)。 5、依据低碳钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。 二、试验设备和仪器 1、微机控制扭转试验机。 2、游标卡尺。 3、装夹工具。 三、实验原理和方法 遵照国家标准(gb/t10128-1998)采用圆截面试样的扭转试验,可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈服强度点?s和抗剪强度?b等。圆截面试样必须按上述国家标准制成(如图1-1所示)。试验两端的夹持段铣削为平面,这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。 图 1-1 试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线,简称扭转曲线(图1-2中的曲线)。图3-2 从图1-2可以看到,低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段(oa段)、屈服阶段(ab段)和强化阶段(cd段)构成,但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长,图中只绘出其开始阶段和最后阶段,破坏时试验段的扭转角可达10?以上。从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩破坏扭矩由算材料的剪切屈服强度抗剪强度式中:试样截面的抗扭截面系数。 ts和tb。和?s?3ts/4wt计?s和?b,wt??d0/16为 3?s?3ts/4wt计算材料的剪切屈服强度?s和抗剪强度?b,式中:wt??d0/16 3 为试样截面的抗扭截面系数。 当圆截面试样横截面的最外层切应力达到剪切屈服点?s时,占横截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限,因而此时试样仍表现为弹性行为,没有明显的屈服现象。当扭矩继续增加使横截面大部分区域的切应力均达到剪切屈服点?s时,试样会表现出明显的屈服现象,此时的扭矩比真实的屈服扭矩ts要大一些,对于破坏扭矩也会有同样的情况。 图1-3所示为低碳钢试样的扭转破坏断口,破坏断面与横截面重合,断面是最大切应力作用面,断口较为平齐,可知为剪切破坏。 图 1-3材料的剪切弹性模量g遵照国家标准(gb/t10128-1988)可由圆截面试样的扭转试验测定。在弹性范围内进行圆截面试样扭转试验时,扭矩和扭转角之间的关系符合扭转变形的胡克定律 ??tlp 4 i??d0为截,式中:p 面的极惯性矩。当试样长度l和极惯性矩ip均为已知时,只要测取扭矩增量 ?t和相应的扭转角增量??,可由式 g? ?t?l ???ip 计算得到材料的剪切弹性模量。实验通常采用多级等增量加载法,这样不仅可以避免人为读取数据产生的误差,而且可以通过每次载荷增量和扭转角增量验证扭转变形的胡克定律。 四、实验步骤 1、测量低碳钢试样直径d1,长度l; 2、装夹试样;在试样上安装扭角测试装置,将一个定

青岛理工大学--材料力学--实验报告

材料力学实验报告 系别 班级 姓名 学号 青岛理工大学力学实验室 目录 实验一、拉伸实验报告 实验二、压缩实验报告 实验三、材料弹性模量E和泊松比μ的测定报告 实验四、扭转实验报告 实验五、剪切弹性模量实验报告 实验六、纯弯曲梁的正应力实验报告 实验七、等强度梁实验报告 实验八、薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定报告 实验九、压杆稳定实验报告 实验十、偏心拉伸实验报告 实验十一、静定桁架结构设计与应力分析实验报告 实验十二、超静定桁架结构设计与应力分析实验报告 实验十三、静定刚架与压杆组合结构设计与应力分析实验报告实验十四、双悬臂梁组合结构设计与应力分析实验 实验十五、岩土工程材料的多轴应力特性实验报告 实验一拉伸实验报告

一、实验目的与要求: 二、实验仪器设备和工具: 三、实验记录: 1、试件尺寸 实验后: 屈服极限载荷:P S = kN 强度极限载荷:P b = kN 四、计算 屈服极限: == A P s s σ MPa 强度极限: == A P b b σ MPa 延伸率: =?-= %10000 L L L δ 断面收缩率: =?-= %1000 0A A A ψ 五、绘制P -ΔL 示意图: 实验二 压缩实验报告 一、实验目的与要求: 二、实验仪器设备和工具: 三、试件测量: 材 料 标 距 L 0 (mm) 直径(mm ) 截面 面积 A 0 (mm 2) 截面(1) 截面(2) 截面(3) (1) (2) 平均 (1) (2) 平均 (1) (2) 平均 材 料 标 距 L (mm) 断裂处直径(mm ) 断裂处 截面面积 A(mm 2) (1) (2) 平均 材 料 直 径(mm ) 截面面积 A 0(mm 2)

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:

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

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

弯曲与扭转实验报告

《材料力学实验报告-弯曲扭转》

扭转实验 一、实验目的 1.学习扭转实验机的构造原理,并进行操作练习。 2.测定低碳钢的剪切屈服极限、剪切强度极限和铸铁的剪切强度极限。3.观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形和破坏情况。 二、实验仪器 扭转实验机,游标卡尺。 三.实验原理 塑性材料和脆性材料在扭转时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍) 四、实验步骤 1.低碳钢实验 (1)量取试件直径。在试件上选取3个位置,每个位置互相垂直地测量2次直径,取其平均值;然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。 (2)将扭转实验机刻度盘的从动针调至靠近主动针。主动针的调零方式为自动调整,如果主动针不在零位,应通知老师,由老师进行调整。绝对不能用调从动针的方法,将两针调至零位。 (3)把试件安装在扭转试验机的夹头内,并将螺丝拧紧(勿太用力)。安装时,一定要注意主动夹头的夹块要保持水平(固定夹头的夹块总是水平的),以避免引起初始扭矩。如果已经出现小量的初始扭矩,只要不超过5N*m,可以开始加载。另外,试件在水平面和垂直面上不能歪斜,否则加载后试件将发生扭曲。 (4)打开绘图记录器的开关;将调速旋钮置于低速位置。开始用档慢速加载,每增加 5N*m 的扭矩,记录下相应的扭转角度。实验过程中,注意观察试件的变形情况和图,当材料发生流动时,记录流动时的扭矩值和 相应的扭转角度。另外,注意记录扭矩刚开始下降时的扭矩值和相应的扭转角度。扭矩值估读到0.1N*m。

(5)流动以后,继续加载,试件进入强化阶段,关闭记录器后,将电机速度选择在 档,加快加载速度。这时由于变形速度较快,可每增加180 度取一次扭转角度。直至试件扭断为止,记下断裂时的扭矩值 ,注意观察断 口的形状。注意,试件扭断后应立即停止加载,以便记录断裂时的扭转角度。 2.铸铁实验 操作步骤与低碳钢相同。因铸铁在变形很小时就破坏,所以只能用 档慢速加载。每增加5N*m 的扭矩,记录下相应的扭转角度。注意观 察铸铁试件在扭转过程中的变形及破坏情况,并记录试件扭断时的极限扭矩值 和相应的扭转角度。注意,试件扭断后应立即停止加载,以便记录断裂时的扭转角度。 五、实验记录 42.5m N ? 98m N ? 67.5m N ? 注:低碳钢的剪切流动极限及强度极限的计算公式中应该乘一系数3/4。原因是这样:圆轴扭转在弹性变形范围内剪应力分布如参考图(a)所示,对于塑性材料,当扭矩增大到一定数值后,试件表面应力首先达到流动极限 ,并逐渐向内 扩展,形成环形塑性区,如参考图(b)所示。若扭矩逐渐增大,塑性区也不断扩大。当扭矩达到 时,横截面上的剪应力大小近似为 ,如参考图(c)所示,在 这种剪应力分布形式下,剪应力公式为。

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, =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°。 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 )图三 应变花示意图 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

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