弯扭组合变形的主应力测定.doc

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
弯扭组合实验装置。
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、及，根据这三个应变值可以计算出主应变及的大小和方向，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，、分别为材料的弹性模量和泊松比。
图8－2为直角应变花，所测得的应变分别为、及，由下式计算出主应变及的大小和方向：
（8－2）（8－3）

（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点采用直角应变花，如图8－4所示，如果测得三个应变值、和，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所示，其主应力与主方向的理论值分别为：
（8－4）
和
然后将计算所得的主应力及主方向理论值与实测值进行比较。
四、实验步骤
1．拟定加载方案。在0～20的范围内分4级进行加载，每级的载荷增量。
2．接通应变仪电源，将A点的应变片和温度补偿片按半桥接线法接通应变仪，具体做法是：将欲测的应变片接在应变仪的A、B接线柱上，将温度补偿片接在B、C接线柱上。调整应变仪零点（或记录应变仪的初读数）。
3．根据加载方案，逐级加载，逐级逐点测量并记录测得的数据，测量完毕，卸载。以上过程可重复一次，检查两次数据是否相同，必要时对个别点进行单点复测，以得到可靠的实验数据。
五、实验结果的处理
将整理后的实验数据填写在试验报告的“试验记录”一栏中。由这些数据的△、△及△应用（8—2）和（8—1）式即可求出A点的主应力，并与理论结果进行比较。