1、XL3415彎扭組合實(shí)驗(yàn)裝置秦皇島市協(xié)力科技開發(fā)有限公司材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn) XL3415型薄壁圓管彎扭組合實(shí)驗(yàn)臺型薄壁圓管彎扭組合實(shí)驗(yàn)臺 主要技術(shù)指標(biāo):1.載荷范圍:500N2.載荷靈敏度：1N3.加載機(jī)構(gòu)作用行程：30mm4.過載能力:150%5.外形尺寸(mm):550 450 3006.重量:25kgXL2118C型程控靜態(tài)電阻應(yīng)變儀型程控靜態(tài)電阻應(yīng)變儀 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步熟悉電測法原理及應(yīng)用；進(jìn)一步熟悉電測法原理及應(yīng)用；2測定薄壁圓管在彎扭組合變形下表面任意一點(diǎn)測定薄壁圓管在彎扭組合變形下表面任意一點(diǎn)的主應(yīng)力大小及方向，并且與理論計(jì)算結(jié)果做比的主應(yīng)力大小及方向，并且

2、與理論計(jì)算結(jié)果做比較。較。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1XL3415型薄壁圓管彎扭組合實(shí)驗(yàn)臺型薄壁圓管彎扭組合實(shí)驗(yàn)臺 實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 薄壁圓管彎扭實(shí)驗(yàn)薄壁圓管彎扭實(shí)驗(yàn) 2XL2118C力力應(yīng)變綜合參數(shù)測試儀應(yīng)變綜合參數(shù)測試儀2. . 游標(biāo)卡尺、鋼板尺游標(biāo)卡尺、鋼板尺三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理1.理論分析理論分析 彎扭實(shí)驗(yàn)裝置圖彎扭實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) m-m截面（無縫鋼管）截面（無縫鋼管）dDaLFmmSABCAB段產(chǎn)生段產(chǎn)生彎扭組合彎扭組合變形變形為什么？為什么？實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 彎矩：彎矩：M=FL扭矩：扭矩：T=F aaLFmmSABCAB段段mm截

3、面上內(nèi)力截面上內(nèi)力F=FM0=FaAB+TT=FaxMM=FL+x構(gòu)件構(gòu)件AB力學(xué)簡化模型力學(xué)簡化模型1.理論分析理論分析 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) m-m截面最上面的點(diǎn)截面最上面的點(diǎn)m m處于平面應(yīng)力狀態(tài)處于平面應(yīng)力狀態(tài)Bs ss st tt tZZWLFWMsttWaFWTt)(1 3243DdDWZZtWW2式中式中aLFmmSABC1.理論分析理論分析 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 根據(jù)平面應(yīng)力狀態(tài)理論，根據(jù)平面應(yīng)力狀態(tài)理論， m m點(diǎn)點(diǎn)的主應(yīng)力理論值為的主應(yīng)力理論值為aLFmmSABCmts222231)()2(2)2(2tZZ

4、WTWMWMtssssLaWMWTZt/222tan0st 主方向理論值為主方向理論值為1.理論分析理論分析 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 為了用實(shí)驗(yàn)的方法測定薄壁圓管在為了用實(shí)驗(yàn)的方法測定薄壁圓管在彎扭組合作用下，表面一點(diǎn)處的主應(yīng)力彎扭組合作用下，表面一點(diǎn)處的主應(yīng)力大小和方向，首先要在該點(diǎn)處測量應(yīng)變，大小和方向，首先要在該點(diǎn)處測量應(yīng)變，以確定該點(diǎn)的主應(yīng)變以確定該點(diǎn)的主應(yīng)變1 1、3 3的大小和的大小和方向，然后利用廣義虎克定律算得主應(yīng)方向，然后利用廣義虎克定律算得主應(yīng)力力1 1、3 3的大小和方向。根據(jù)應(yīng)變分的大小和方向。根據(jù)應(yīng)變分析原理，要確定一點(diǎn)處的主應(yīng)變，需要

5、析原理，要確定一點(diǎn)處的主應(yīng)變，需要知道該點(diǎn)處沿知道該點(diǎn)處沿x x、y y兩個相互垂直方向的兩個相互垂直方向的三個應(yīng)變分量三個應(yīng)變分量x x、y y、xyxy。由于在實(shí)由于在實(shí)驗(yàn)中測量切應(yīng)變很困難，而用應(yīng)變片測驗(yàn)中測量切應(yīng)變很困難，而用應(yīng)變片測量線應(yīng)變比較簡便，所以通常采用測量量線應(yīng)變比較簡便，所以通常采用測量一點(diǎn)處與軸線成三個不同方向且已知夾一點(diǎn)處與軸線成三個不同方向且已知夾角的線應(yīng)變角的線應(yīng)變a a、b b、c c。2.測試原理測試原理1.理論分析理論分析 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 方向規(guī)定：正應(yīng)力受拉，線應(yīng)變伸長為正；方向規(guī)定：正應(yīng)力受拉，線應(yīng)變伸長為正；切應(yīng)

6、力順時針，切應(yīng)變使切應(yīng)力順時針，切應(yīng)變使xoy角變大為正。角變大為正。 按下列方程組聯(lián)立求得按下列方程組聯(lián)立求得x、y、 xyxy 。 cxycyxyxcbxybyxyxbaxyayxyxa2sin22cos222sin22cos222sin22cos222.測試原理測試原理 1.理論分析理論分析 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 根據(jù)廣義虎克定律確定主應(yīng)力根據(jù)廣義虎克定律確定主應(yīng)力 2231222xyyxyxyxxy02tan31211sE13231sE主應(yīng)變大小及方向主應(yīng)變大小及方向 2.測試原理測試原理 1.理論分析理論分析 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎

7、扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 為了簡化計(jì)算，實(shí)際上采用互成特為了簡化計(jì)算，實(shí)際上采用互成特殊角度的三個應(yīng)變片組成的殊角度的三個應(yīng)變片組成的應(yīng)變花應(yīng)變花 測得測得-450，00，450三個三個方向的應(yīng)變后，帶入上方向的應(yīng)變后，帶入上述公式，即可求得主應(yīng)述公式，即可求得主應(yīng)力和主方向（測量值）力和主方向（測量值）xac 45o -45omb20452045454531)()()1 (22)1 (2)(ssEE)2/()(2tan4545045450a2.測試原理測試原理 1.理論分析理論分析 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 測定薄壁圓

8、管在彎扭組合變形下表面一點(diǎn)的主測定薄壁圓管在彎扭組合變形下表面一點(diǎn)的主應(yīng)力大小及方向。應(yīng)力大小及方向。 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 1. 開電源開電源：打開力：打開力應(yīng)變綜和參數(shù)測試儀應(yīng)變綜和參數(shù)測試儀的電源，預(yù)熱的電源，預(yù)熱20分鐘左分鐘左右。右。 2. 接線接線：將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按測試要求接到儀器上。：將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按測試要求接到儀器上。-450方向的應(yīng)變片，接方向的應(yīng)變片，接1號通道的號通道的A、B端子上；端子上；00方向的應(yīng)變片，方向的應(yīng)變片，接接2號通道的號通道的A、B端子上；端子上；450方向的應(yīng)變片，接方向的應(yīng)變片，接3號通道的號通道的A、B端子上；將溫度補(bǔ)償片（共用的）接在儀器

9、的橋路選擇端的端子上；將溫度補(bǔ)償片（共用的）接在儀器的橋路選擇端的A、D端子上，橋路選擇為端子上，橋路選擇為1/4橋位置；橋位置； 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 1. 開電源；開電源；2. 接線；接線；3. 加載并記錄數(shù)據(jù)加載并記錄數(shù)據(jù) ；v加載前將加載前將力力應(yīng)變綜和參數(shù)測試儀應(yīng)變綜和參數(shù)測試儀調(diào)到平衡狀態(tài)，將測力調(diào)到平衡狀態(tài)，將測力儀調(diào)零；儀調(diào)零； v加載方法為加載方法為：若要測量載荷若要測量載荷F=100N時的主應(yīng)力，則先均勻時的主應(yīng)力，則先均勻緩慢加載至初載荷緩慢加載至初載荷F0 = 50N(一般取一般取F0 =

10、10Fmax左右左右,該實(shí)該實(shí)驗(yàn)載荷范圍驗(yàn)載荷范圍Fmax500N），），記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級等增量加載，應(yīng)使增量分級等增量加載，應(yīng)使增量F等于要測量載荷等于要測量載荷F，一般分一般分46級加載。每（均勻緩慢地）增加一級載荷，依次記錄各點(diǎn)電級加載。每（均勻緩慢地）增加一級載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 1. 開電源；開電源；2. 接線；接線；3. 加載并記錄數(shù)據(jù)加載并記錄數(shù)據(jù) ；4. 作完實(shí)驗(yàn)后，先

11、卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)作完實(shí)驗(yàn)后，先卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，將所用儀器設(shè)備復(fù)原。備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，將所用儀器設(shè)備復(fù)原。附表附表1 （試件相關(guān)數(shù)據(jù)）（試件相關(guān)數(shù)據(jù)） 圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計(jì)算長度 L =240 mm彈性模量 E = 206 GPa外 徑 D = 40 mm泊 松 比 = 0.26內(nèi) 徑 d = 32 mm電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù) K= 2.07扇臂長度 a =200 mm 五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 1. 開開實(shí)驗(yàn)前先將試件擺放好，儀器接通電源，打開儀器預(yù)熱實(shí)驗(yàn)前先將試件擺放好，儀器接通電源，打開儀器預(yù)熱 約約20

12、分鐘左右。分鐘左右。 2. 各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)不得超過規(guī)定的終載的最大拉壓力（各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)不得超過規(guī)定的終載的最大拉壓力（500N）。）。 3實(shí)驗(yàn)裝置中，圓管的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切實(shí)驗(yàn)裝置中，圓管的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動圓管的自由端和力臂。勿超載，不能用力扳動圓管的自由端和力臂。 4 所有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行完后，應(yīng)釋放加力機(jī)構(gòu)，以免無關(guān)人員亂動所有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行完后，應(yīng)釋放加力機(jī)構(gòu)，以免無關(guān)人員亂動損壞傳感器和有關(guān)試件。損壞傳感器和有關(guān)試件。 六、六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 1原始數(shù)據(jù)記錄原始數(shù)據(jù)記錄 試件尺寸試件材料及截面性質(zhì)圓管外徑D

13、=抗彎截面模量抗彎截面模量Wz=圓管內(nèi)徑d=抗扭截面模量Wt=加力臂a=材料彈性模量E=距離L=泊松比=六、六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù): m點(diǎn)三個方向線應(yīng)變點(diǎn)三個方向線應(yīng)變 1原始數(shù)據(jù)記錄原始數(shù)據(jù)記錄 實(shí)測應(yīng)變平均值 電阻應(yīng)變儀測量的應(yīng)變值 （106） -450 (45) 00 (0) 450 (45) （N) 初載荷F0 F1F0F F2F1F F3F2F F4F3F F5F4F F6F5F F7F6F F8F7F 00045045讀數(shù) 差值 讀數(shù) 讀數(shù) 差值 差值 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù): m點(diǎn)三個方向線應(yīng)

14、變點(diǎn)三個方向線應(yīng)變 六、六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 主應(yīng)力及方向主應(yīng)力及方向?qū)崪y值實(shí)測值計(jì)算：計(jì)算： 1原始數(shù)據(jù)記錄原始數(shù)據(jù)記錄 3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析 20452045454531)()()1 (22)1 (2)(ssEE0454504545tan2()/(2)a六、六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 彎扭實(shí)驗(yàn)彎扭實(shí)驗(yàn) 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 主應(yīng)力及方向主應(yīng)力及方向理論值理論值計(jì)算計(jì)算： 1原始數(shù)據(jù)記錄原始數(shù)據(jù)記錄 3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析 LaW/MW/TtanZt2220stZF LWstF aWt212322sssts021arctan2ts六、六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)一實(shí)