1、力學基礎教學實驗中心力學基礎教學實驗中心材料力學實驗（五）材料力學實驗（五）載荷識別設計性實驗載荷識別設計性實驗祖正華祖正華 20142014圖圖1 1、軋鋼機立柱承受、軋鋼機立柱承受拉彎拉彎組合變形組合變形一、概述：一、概述：圖圖2 2、煙囪在自重和風載的作用下產生、煙囪在自重和風載的作用下產生壓彎壓彎組合變形組合變形圖圖3 3、大型曲軸、大型曲軸圖圖4 4、曲軸承受、曲軸承受彎扭彎扭組合變形組合變形二、實驗目的：二、實驗目的：1 1、通過應力應變狀態分析，設計測量彎扭組合構件、通過應力應變狀態分析，設計測量彎扭組合構件 上未知載荷的方案、實測出應變并計算載荷。上未知載荷的方案、實測出應變并

2、計算載荷。2 2、進一步熟悉電測法原理及應用、進一步熟悉電測法原理及應用, ,掌握掌握1/41/4橋、半橋橋、半橋 全橋的組橋方法。全橋的組橋方法。三、實驗設備：三、實驗設備：2 2、DH38183818靜態電阻應變儀；靜態電阻應變儀；1 1、彎扭組合實驗裝置；、彎扭組合實驗裝置；3 3、CMT51055105電子萬能材料試驗機；電子萬能材料試驗機；四、實驗步驟：四、實驗步驟：1 1、根據實驗原理設計實驗方案；、根據實驗原理設計實驗方案；2 2、畫出組橋簡圖并按圖將各測點處應變片接入應變儀、畫出組橋簡圖并按圖將各測點處應變片接入應變儀中；中；3 3、應變儀參數設置并調零，對構件加載并測出初載荷

3、以及末載荷、應變儀參數設置并調零，對構件加載并測出初載荷以及末載荷 各自產生的應變各自產生的應變值；利用所測的應變值，計算出未知載荷；值；利用所測的應變值，計算出未知載荷；4 4、卸載，拆除導線，關閉電、卸載，拆除導線，關閉電源。源。4 4、鋼卷尺、游標卡尺、鋼卷尺、游標卡尺。五、電橋原理：五、電橋原理：電橋橋壓輸出電橋橋壓輸出 : （加減特性加減特性） 31241234()4BDRRRRUURRRR)(44321KU電橋平衡條件電橋平衡條件BD1 13 32 24 4( (U U= = 0 0) ) R R R R = = R R R R即iiRLRL其中（）構件構件應變片應變片R2R3R4

4、FFR1BADCUR1R2R3R4BDU正正負負六、實驗裝置：六、實驗裝置：a=195mm,b=350mma=195mm,b=350mm，D=42mm, d=37mmD=42mm, d=37mm=d/D=0.88=d/D=0.88，E=210 Gpa, =0.285E=210 Gpa, =0.285未知載荷未知載荷 F=F=？(N)(N)布片位置和方位布片位置和方位A AB B管軸線方向管軸線方向AR045AR00AR045BR045BR00BR045 測點測點A A測點測點B BIIDdA AB B裝置參數：裝置參數：Fa ab bA AB BX軸軸七、實驗原理：七、實驗原理：1、測點、測點

5、A和和B處的應力狀態處的應力狀態s ss st tt tAbbZMMFbWsaaTTTFaWt+彎矩引起的彎矩引起的拉拉應力應力扭矩引起的扭矩引起的剪剪應力應力A1s3stAxsxs+=彎矩引起的彎矩引起的壓壓應力應力扭矩引起的扭矩引起的剪剪應力應力Bxsxss ss st tt tBtAtt=AxstxstBxstxstB1s3sttBtt2 2、測點處的應力分布及簡圖、測點處的應力分布及簡圖F FT T扭矩圖扭矩圖T=FaT=Fa剪力圖剪力圖Q=FQ=F(+)(+)(+)(+)簡圖簡圖彎矩圖彎矩圖M=FbM=Fb( ( ) )薄壁圓筒彎扭組合的內力薄壁圓筒彎扭組合的內力 彎s扭t剪tAB八

6、、組橋方案：八、組橋方案：1 1、半橋半橋連接測連接測彎矩彎矩引起的應變引起的應變未知載荷：未知載荷：610?()2zEWFNb儀BBR045BR00BR045xsAAR045AR00AR045xsxsA AB BC CD DAR0固定電阻固定電阻BR00000000000000=()=()2ABABABRRURR 儀) 1.(0sE)2.(zWMs)3.(bFM0.(4)2儀由材料力學理論知：由材料力學理論知：2 2、半橋半橋連接測連接測扭矩扭矩引起的應變：引起的應變：AA45AA4-45-455RRuRRMM()()()2TTT4454545512AAR045AR00AR045xsxsA

7、A1312兩線應變之差等于角兩線應變之差等于角平分線上的剪應變平分線上的剪應變02145 AR045AR045由扭轉理論知由扭轉理論知：由彈性理論知由彈性理論知：由材料力學理論知：由材料力學理論知：TT=G.(1)；=.(2)WEG =.(3);T = Fa.(4)2(1+)未知載荷：未知載荷：12儀max31tss31儀13121312)sin()(F2 1+?()TEWN儀（）a=儀3 3、半橋半橋連接測連接測扭矩扭矩引起的應變：引起的應變：AA45AA4-45-455RRuRRMM()( )( )2 TTT4454545152AAR045AR00AR045xsxsA A1312兩線應變之

8、差等于角兩線應變之差等于角平分線上的剪應變平分線上的剪應變02145 AR045AR045由扭轉理論知由扭轉理論知：由材料力學理論知：由材料力學理論知：TT = G.(1)； =.(2)WEG =.(3);T = Fa.(4)2(1+)未知載荷：未知載荷：12儀max31tss31由廣義虎克定律知由廣義虎克定律知：)(1)(1)(1213313223211sssssssssEEE=儀?()FN測試項目測試項目組橋方式組橋方式組橋簡圖組橋簡圖初載荷應變初載荷應變( () )末載荷應變末載荷應變()()應變增量應變增量()()彎彎 矩矩M M1/41/4橋橋半橋半橋扭扭 矩矩半橋半橋全橋全橋九、實

9、驗數據記錄表：九、實驗數據記錄表： 十、接線示意圖十、接線示意圖：導線接線住導線接線住12345DH3818靜態應變儀靜態應變儀6781/4 橋橋9溫度補償片溫度補償片補償補償10半橋半橋通道號通道號應變量及設置修正系數應變量及設置修正系數12345678910確認確認退格退格設置設置平衡平衡短接片短接片ABCD測點測點A AA0RA450RA450R 測點測點B BB0RB450RB450R 1/41/4橋橋連接測連接測彎矩彎矩應變應變半橋半橋連接測連接測扭矩扭矩應變應變A450R A AB BC CD DA450R全橋全橋連接測連接測扭矩扭矩應變應變A AB BC CD DA450R A4

10、50RB450R B450R半橋半橋連接測連接測彎矩彎矩應變應變A0RA AB BC CD DB0R十一、組橋接線圖：十一、組橋接線圖：A AB BC CD DAR0溫度補償片溫度補償片固定電阻固定電阻測點測點A A測點測點B BA0RA450RA450R B0RB450RB450R 管軸線方向管軸線方向十二、實驗報告要求：十二、實驗報告要求：十三、思考題：十三、思考題：1、測量只有扭矩引起的應變而無彎矩引起的應變怎樣組成全橋？2、測量只有彎矩引起的應變而無扭矩引起的應變怎樣組成全橋？3、怎樣組橋是彎矩和扭矩引起的應變的總合。1 1、書寫端正、整潔；、書寫端正、整潔；2 2、圖表規范、可自行設計、標注正確、全面；、圖表規范、可自行設計、標注正確、全面；4 4、實驗原理既要有文字敘述，又要有圖示；、實驗原理既要有文字敘述，又要有圖示；5 5、儀器設