彎扭組合試驗系別精儀系班號制33姓名李加華同組人周銘、申文做實驗日期2005年04月25日教師評定______________實驗目的（1）熟練掌握用電測法測定復合受力條件下圓管指定截面一點應力狀態的方法（2）根據理論分析的結果，正確設計布片方案。該方案既能正確分離出應力，能測量主應力與主方向（3）通過本試驗提高對復雜結構進行應力測量的實驗技能實驗原理及內容（1）試驗材料簡圖（忽略剪力作用）（2）截面上表面一點應力應變分析考察圓管截面上表面一點應力狀態。由于豎直方向無應力存在，所以可以簡化為平面應力狀態分析。存在x方向的正應力與切應力應力圓如圖所示。應變片布片方式如下——上表面1（90o）、2（135o）、3（0o）、4（45o），下表面5（135o）、6（0o）、7（45o）。考慮上表面測量點，由應變圓可知，，，由廣義胡克定律有對于下表面測量點，正應力方向改變值為正，且應力方向不變值為負，應力圓相對縱軸翻轉（3）組橋方式使用電阻應變片的目的是精確測量應變，以確定一點應力值。利用不同的組橋方式可以單獨獲得彎扭組合受力桿件截面上一點的正應力和切應力。單臂——通過單個應變片得到此點的應變值。從前面推到可以看出，理論上有

，，。這將由實驗數據驗證；半橋——測量相鄰兩橋臂對應方向的應變值之差

，，；對臂——測量相鄰兩橋臂對應方向的應變值之和

，；全橋——測量兩對橋臂對應方向的應變值之差，結合前面半橋和對臂的推導結果，可知

，實驗中將會應用這些組橋方式一一驗證推導結果的正確性；并結合彈性模量E和材料泊松比計算應力值與主應力值。（4）實驗內容利用試驗桿件上已貼好的應變片，應用各種組橋方式驗證理論推導的正確性，并計算彈性常數。從試驗儀操作面板上調節加載速度，控制載荷大小。實驗中測量加載P=50N和P=850N時應變片的兩組應變值。計算時以兩組應變值相減以消除儀器誤差。所有以上推導中的應變、正應力、切應力變為、、。實驗設備（1）電子萬能試驗機（2）電阻應變片（3）空心圓管試驗裝置一套實驗數據及處理圓管外徑D=37.10mm，內徑d=30.84mm；橫桿長l=201.0mm，測量點到圓管端部距離x=267.0mm；圓管彈性模量E=206GPa，泊松比=0.28；K儀=2.08。（1）單臂應變片123456750N5-10-1101106850N61-174-21425-1921517056-164-20325-2020516450N7-10-923107850N60-177-21621-2321316953-167-20719-26203163（2）半橋應變片3-63-62-54-72-45-750N-413-4301102850N-60139142-188-233407430138141-188-235/MPa/MPa/MPa-43.6-46.1-41.1-42.015.719.7（3）對臂應變片2+5-(4+7)2+4-(5+7)50N167196-12850N-22-144-144-169-194-143-146/MPa/MPa14.116.242.643.4（4）全橋應變片(2+5)-(4+7)(2+4)-(5+7)50N378-278850N-76-385-284/MPa/MPa15.4-42.3研究單臂測量結果，與理論預估基本吻合。由、計算泊松比相較理論值偏小。理論計算值（試驗機加載載荷于兩個彎扭桿件上，）對比實驗數據，發現正應力的測量值于計算值比較普偏偏大。首先這可能是對試驗點位置的確定出現了問題，比如x值測量偏小，導致計算值偏小。測量中選取了應變花中間空白位置中心作為試驗點；然而可以確定正應力大小的0o、45o、135o應變片中心均較這個點遠離圓管端部。如果選取應變片中點為試驗點，根據應變片的線度，x值約偏小10mm。由此計算得。這個值與實驗結果數值波動的中心值吻合較好。由實驗測量值計算主應力，取全橋測量結果，所選截面上表面點的最大正應力，最大切應力。思考題（1）圓管受那些內力作用，它們沿軸線是如何分布的。答：受彎矩、扭矩和剪力作用。彎矩產生正應力和切應力流，扭矩產生間切應力，剪力產生切應力。忽略剪力作用，上表面點彎矩產生切應力為零，視作彎矩產生正應力和扭矩產生的結應力疊加作用。（2）判定危險截面和危險點，畫出各危險點的應力狀態圖。答：危險截面在圓管基部，此處彎矩最大；危險點位于基部上下表面兩點，這兩點處由彎矩產生的正應力最大。應力狀態圖見實驗原理部分。（3）測定一點應力狀態時要粘貼幾枚電阻片，怎樣布置。答：需要三片。科學的布片方式是0o、45o、90o三個方向各布一片，方便