弯扭组合变形实验
弯扭组合变形实验(内力素)
弯扭组合变形实验(内力素)变形实验是土木工程、机械结构与力学研究领域中应用广泛的手段之一，用以研究各类受力物体在外力作用下的内力及变形特性的变化。
在这项实验中，我们选取了一种特殊的变形实验，即弯曲扭组合变形实验(内力素)，介绍如下：一、实验目的弯曲扭组合变形实验(内力素)主要用于研究材料在弯曲及扭转时结构上产生的内力与变形情况。
此类实验可以观察材料的强度特性，如材料的刚度、断裂强度特性及扭曲强度特性等，同时也可以帮助我们掌握材料的断裂模式，对设计及使用有较大的指导作用。
二、实验环境弯曲扭组合变形实验(内力素)需要使用相应的设备，其中最重要的是“弯曲扭组合变形实验仪”。
该仪器利用驱动力中心支撑件可搭载一条杆件，将外力施加在杆件上，以此来观察杆件内部的变形及产生的内力。
一次弯曲扭组合变形实验需要对一定大小的杆件、材料板及驱动力中心支撑件等设备进行安装。
三、实验步骤1. 安装杆件：先将杆件安装在驱动力中心支撑件上，然后用螺栓从外部将杆件支撑件固定，使之不受外力影响。
2. 加载实验：将所需外力施加到杆件上，通过驱动力中心支撑件将外力施加到杆件上。
外力的施加通常由步进电机控制。
3. 观测变形：采用轴心变形测量装置或激光测量仪探头来监测杆件的变形情况及内力的变化特点。
4. 结果分析：将获得的现场数据导入计算机进行分析，从而获得杆件内力与变形规律。
四、安全注意1. 操作者必须掌握实验知识，熟悉实验环境和安全注意事项，以减少可能发生的错误。
2. 使用完试验仪器后，应将电源断开以及必要的安全保险，以防事故发生。
3. 实验前，应当将实验杆件清理干净，对弯曲扭组合变形实验仪检查确认无损坏。
4. 建议实验过程中应有多人在场进行指导，以确保操作人员安全。
弯曲扭组合变形实验(内力素)是一种重要的变形实验方法，既可以让我们更好理解材料特性，也可以帮助优化结构设计，是一种十分有用的实验方法。
但是，实验中也有一定的危险性，因此实验中应加强安全注意。
弯扭组合变形主应力的测定实验报告
弯扭组合变形主应力的测定是一种重要的实验方法，可以用于材料的力学性质和变形特性的研究。
以下是一份弯扭组合变形主应力的测定实验报告，供参考。
1. 实验目的通过弯扭组合变形实验，测定材料在三轴应力状态下的主应力大小和方向。
2. 实验原理弯扭组合变形是一种三轴应力状态下的变形方法。
它是将拉伸和剪切两种应力作用于材料上，使其产生弯曲和扭转的复合变形。
在弯扭组合变形中，主应力的大小和方向可通过计算与测量获得。
3. 实验装置和材料实验装置包括弯曲扭转试验机、电子称量仪、应变计等设备。
试验材料为直径为10mm、长度为50mm的圆柱形铝合金试样。
4. 实验步骤(1) 根据试验要求，调整试验机工况参数，如加载速度、加载次数等。
(2) 将试样装入试验机，并进行预紧力的加载。
(3) 开始弯曲扭转试验，记录下相应的载荷、位移、时间等数据。
(4) 在试验过程中，及时采集应变计的数据，并进行数据处理和分析。
5. 实验结果通过弯扭组合变形实验，得到了试样的应力-应变曲线和主应力大小和方向的测量结果。
试验结果表明，在三轴应力状态下，铝合金试样的主应力大小和方向与加工方向有关。
6. 结论弯扭组合变形主应力的测定实验结果表明，铝合金试样在三轴应力状态下的主应力大小和方向与其加工方向有关。
该方法可以用于材料的力学性质和变形特性的研究，并具有一定的应用价值。
7. 实验总结弯扭组合变形主应力的测定实验需要选用适当的试验装置和材料，并按照标准操作程序进行实验。
在数据处理和分析过程中，要注意准确性和可靠性。
该实验方法对于材料力学性质和变形特性的研究具有重要意义和应用价值。
扭弯组合变形实验报告
扭弯组合变形实验报告1. 实验目的本次实验的目的是通过对材料进行组合和扭弯变形的实验，研究材料在扭弯应力下的变形以及不同组合方式对其性能的影响。
2. 实验器材和材料2.1 实验器材- 扭弯试验机：用于施加扭弯应力的设备；- 计量设备：包括游标卡尺、称重器等，用于测量变形和质量。
2.2 材料本次实验使用的材料为金属棒，包括钢材、铝材和铜材。
它们分别具有不同的强度和韧性，适用于研究材料的变形特性。
3. 实验方法3.1 组合方式本次实验将材料按照不同组合方式连接起来，包括以下几种方式：1. 单材料组合：使用相同材料的连续棒材进行实验；2. 不同材料组合：使用不同材料的连续棒材进行实验。
3.2 实验步骤1. 准备材料：切割并准备不同材料的棒材，保证长度一致；2. 连接材料：按照所选组合方式，将相应的材料连接起来；3. 放置样品：将组合好的材料放置在扭弯试验机上，保证材料处于水平位置；4. 施加负载：通过扭弯试验机施加负载，使材料扭弯变形；5. 记录数据：实验过程中记录扭弯角度和对应的负载；6. 分析数据：根据实验数据，分析材料的变形特性和组合方式对其性能的影响。
4. 实验结果经过实验获得的数据如下表所示：负载（N）扭曲角度（度）100 10200 20300 30400 40500 505. 结果分析根据实验结果可以得出以下结论：1. 钢材的强度较高，在扭弯过程中能够承受更大的负载；2. 铝材的强度较低，容易发生塑性变形；3. 而铜材具有较好的韧性，能够承受较大的变形。
通过对不同组合方式的比较，发现单材料组合的强度和变形特性较为一致，而不同材料组合则会产生不同的效果。
例如，钢材与铝材组合后，由于钢材的强度较高，能够承受更大的负载，因此整体变形较小；而铜材的韧性能够在变形过程中吸收部分能量，使得整体变形较为均匀。
6. 实验结论通过本次实验，得出以下结论：1. 材料的强度和韧性对扭弯变形有显著影响；2. 不同材料的组合方式会使材料的变形特性发生变化；3. 单材料组合更加一致，而不同材料组合能够发挥各自的优势。
弯扭组合变形实验报告数据
实验名称：弯扭组合变形实验一、实验目的：1. 通过实验，了解和掌握材料在弯扭组合变形下的力学性能。
2. 熟悉和掌握弯扭组合变形的测量方法和数据处理技巧。
3. 通过实验，验证理论知识和计算方法的正确性。
二、实验设备：1. 材料试验机2. 弯曲和扭转加载装置3. 千分尺4. 数据记录仪三、实验材料：1. 实验材料为Q235钢，其化学成分和力学性能如下：-碳（C）含量：0.12%-锰（Mn）含量：0.3%-硅（Si）含量：0.3%-磷（P）含量：0.035%-硫（S）含量：0.035%-屈服强度：235MPa-抗拉强度：375MPa-伸长率：26%四、实验步骤：1. 将试样安装在试验机上，确保试样与加载装置之间的接触良好。
2. 设置试验机的弯曲和扭转加载参数，包括加载速度、加载时间等。
3. 开始加载，同时记录试样的弯曲和扭转角度以及载荷大小。
4. 当试样发生断裂时，停止加载，记录断裂载荷和断裂角度。
5. 清理实验现场，整理实验数据。
五、实验数据：1. 试样尺寸：长度100mm，宽度10mm，厚度2mm。
2. 弯曲加载参数：加载速度1mm/min，加载时间1min。
3. 扭转加载参数：加载速度1r/min，加载时间1min。
4. 实验数据记录如下：-弯曲角度：0°，15°，30°，45°，60°，75°，90°，105°，120°，135°，150°，165°，180°。
-扭转角度：0°，15°，30°，45°，60°，75°，90°，105°，120°，135°，150°，165°，180°。
-弯曲载荷：0N，2.5N，5N，7.5N，10N，12.5N，15N，17.5N，20N，22.5N，25N，27.5N，30N。
实验项目5： 薄壁圆筒弯扭组合变形实验
邵 阳 学 院 实 验 报 告实验项目5：薄壁圆筒弯扭组合变形实验实验日期 实验地点 成 绩 院 系 班 级 指导老师 同组成员 学生姓名 学生学号一、实验内容和目的1. 用电测法测定薄壁圆筒弯扭组合变形时平面应力状态的主应力的大小及方向，并与理论值进 行比较。
2. 进一步掌握电测法二、实验设备及仪器（规格、型号） 1. FCL-I 型材料力学多功能实验装置。
2. HD-16A 静态电阻应变仪。
3. 游标卡尺、钢尺。
三、实验原理薄壁圆筒受弯扭组合作用，使圆筒发生组合变形，圆筒的m 点处于平面应力状态（图1）。
在m 点单元体上作用有由弯矩引起的正应力σx ,由扭矩引起的剪应力τn ，主应力是一对拉应力σ1和一对压应力σ3,单元体上的正应力σx 和剪应力τn 可按下式计算Zx W M=σTnn W M =τ 式中 M — 弯矩，M = P·L M n — 扭矩，M n = P·aW z — 抗弯截面模量，对空心圆筒： ])(1[3243D dD W Z -=π W T — 抗扭截面模量，对空心圆筒： ])(1[1643DdD W T -=π W 由二向应力状态分析可得到主应力及其方向2231)2/(2/nx x τσσσσ+±= x n a tg στ/220-=图1 圆筒m 点应力状态本实验装置采用的是450直角应变花，在m 、mˊ点各贴一组应变花（如图2所示），应变花上三个应变片的α角分别为-450、00、450，该点主应力和主方向20452045454531)()()1(22)1(2)(︒︒-︒︒︒-︒-+-+±-+=εεεεμμεεσσE E )2/()(24545045450︒︒-︒︒-︒---=εεεεεa tg图2 测点应变花布置图四、实验步骤1. 设计好本实验所需的各类数据表格。
2. 测量试件尺寸、加力臂长度和测点距力臂的距离，确定试件有关参数。
4.弯扭组合变形试验报告(08)
弯扭组合变形的主应力测定
学院_________专业_________班_________实验组别_______实验者姓名_______________
实验日期_______________年_________月_________日实验室温度___________℃
批改时间____________ 报告成绩______________ 批阅人______________
一、实验原理（接桥方法：a 测量弯矩图及计算公式，b测量扭矩图及计算公式）
二、实验设备
电阻应变仪型号名称____________________________
实验装置名称____________________________
量具名称____________________________ 精度________mm
三、实验基本数据
四、实验测量数据和处理结果
五、回答思考题中提出的问题
（1）在加载过程中，加载速度对测试结果有无影响？若有，如何避免？
（2）在测弯矩和扭矩时，能否采用不同于上面的接桥方式进行测量？若能，采用什么桥路？（3）简述实验心得，或试验中你觉得应该注意的事项。
弯曲与扭转组合实验
0o
x
y
2
x
y
2
2 45o
45o
x
y
2
xy
2
3 -45o
45o
x
y
2
+ xy
2
6.实验步骤
1.将传感器连接到BZ2208-A测力部分的信号输入端，打开仪 器，设置仪器的参数，测力仪的量程和灵敏度设为传感器量 程、灵敏度。
2.主应力测量：将两个应变花的公共导线分别接在仪器前任意 两个通道的A端子上，其余各导线按顺序分别接至应变仪的1-6 通道的B端子上，设置应变仪参数。
x
y
2
x
y
2
cos 2
1
2
xy sin 2
为了简 化计算，往往采用互成特殊角度的三片应变片组成的应 变花，本实验用了 45°应变花。
三个选定方向上的线应变
A点 1 0o
2 45o
0o
x
y
2
x
y
2
45o
x
y
2
xy
2
y
90o
45o
3 90o
90o
x
y
2
x
y
2
Hale Waihona Puke 0oxB点 1 0o
注意：扇形加力杆不与加载中心 线相切，将导致实验结果有误差， 甚至错误。
弯扭组合梁的贴片
5.实验原理
当竖向荷载P作用时，薄壁圆管发生
弯曲与扭转组合变形。A点所在截
面的内力有弯矩M、剪力Q、扭矩
MT.因此该截面同时存在弯曲引起的 正应力σW，扭转引起的剪应力τT （弯曲引起的剪应力比扭转引起的
剪应力小得多，故在此不予考虑）。
弯扭组合变形实验报告
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722GN, 泊松⽐µ为0.33。
m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()()()??-+--±++-=--245020454*******1211εεεεµεεµµσσE主应⼒⽅向计算公式为()()04545045452εεεεεεα----=--tg 或 ()45450454522εεεεεα+---=--tg2. 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 2MdM εε=然后由虎克定律可求得弯矩M 引起的正应⼒2MdM 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 4ndn 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 QdQ εε=由⼴义虎克定律可求得剪⼒Q 引起的剪应⼒ ()214QdQd 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。
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B点-45°
K仪 仪 K 1 2 3 4
xy
45
45
1 仪 2
D点-45°
D点45°
主应力实验
五、实验数据处理与分析
1、主应力大小和方向的计算 a、实测值的计算
1,2
E
2 1
45
45
x
x
2
M PL 3 W D (1 4 ) 32 其中， T Pa xy Wn D 3 (1 4 ) 16
x
主应力实验
2、弯矩产生的应力大小
a、实测值的计算
弯矩产生的应变
w
和应变仪读数值
1 2
仪
关系为
w 仪
0
所以，弯矩产生的应力实测值为
45°
B D
0°
-45°
主应力实验
四、实验原理
1、主应力大小和方向的测定
若测得圆管管顶B点的－45°、0°、45°三个方向的线应变
为 45、 0、 45
x y x y 由材料力学公式
2 2 1 cos 2 xy sin 2 2
x、 y、 xy
0
假设材料在x轴方向仅受单向拉应力作用，由虎克定律 得实测弯矩大小为 w E w E
0
主应力实验
2、弯矩产生的正应力大小测定
a、测量电桥连接：工作片补偿，半桥连接； b、设定好灵敏系数；
c、测量电桥预调平衡；
d、进行实验。
工作片B点 的0°方向 工作片D点 0°方向
K仪 仪 K 1 2 3 4
可得到关于
的线性方程组：
x 0
y
45 45
45
0
xy
45
主应力实验
四、实验原理与方法
1、主应力大小和方向的测定 则主应变为
1,2 x y
2 y xy x 2 2
主应力实验
本实验采用合金铝制薄壁圆管为测量对象。当通 过加载手轮给实验装置加载时，薄壁圆管除承受弯 矩M作用外，还受扭矩T的作用，且弯矩M=PL,扭矩 T=Pa。
弯扭组合变形实验装置 E G F
M
0 T 0 M
EF段 扭矩 EF段 弯矩
0
FG段 弯矩
主应力实验
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、D点各粘贴了一个45°应变花，通 过应变仪测量圆管在弯扭组合变形时的应变。
R1--- B点－45°方向应变片 R2--- B点0°方向应变片 R3--- B点45°方向应变片
K仪 仪 K 1 2 3 4
主应力实验
四、实验原理与方法
2、弯矩产生的正应力大小测定 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，由弯矩产生的应变 大小为 w x
2 2
tg 2 0
xy x y
由广义虎克定律得
E 1 2 1 2 E 2 2 1 1 2
1
得到圆管B点主应力的大小和方向计算公式
1,2
E
2 1
45
45
2 2 1
0
弯扭组合变形
主应力实验
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，学会用全桥、半 桥测量应变的实验方法。
主应力实验
二、仪器设备 1、YD-2009型数字式电阻应变仪； 2、弯扭组合变形实验装置。
45
2 2 1
0Leabharlann 45 2
00
45
2
1 45 45 0 arctg 2 2
0
45
b、理论值的计算
1,2
xy 2 2 2 2 xy 1 0 arctg 2 x
b、理论值的计算 4、实测值与理论值的比较
Pa Wn
分别计算各项应力和角度的实测值与理论值的相对误差。
主应力实验
六、实验报告要求
1、实验报告原理部分必须绘出实验装置简图、圆管内 力分析图; 2、计算要正确,注意单位； 3、思考题:讨论误差的来源。
主应力实验
七、注意事项
1、预调平衡时，如发现调零困难、数据不稳定，应先从 接线是否有误方面检查; 2、测量电桥连接过程中要区分清楚连接导线的位置和方 位; 3、加载时切勿过载; 4、做完实验请拆除导线、卸载,归还螺丝刀。
w E w E 仪
1 2
b、理论值的计算
w
PL W
主应力实验
3、扭矩产生的应力大小 a、实测值的计算
xy
扭矩产生的应变
和应变仪读数
45
仪
关系为
xy
45
1 仪 2
所以，实测值为
E E 仪 45 45 2(1 ) 4 1
1 w 仪 0 2
主应力实验
四、实验原理与方法
3、扭矩产生的剪应力测量
由上面推导知
xy
45
45
可得
G xy
E 45 2 1 45
主应力实验
3、扭矩产生的应力大小的测定
a、测量电桥连接：全桥连接 b、灵敏系数设定 c、测量电桥预调平衡 d、进行实验。
45
2
00
45
2
tg 2 0
0
2
45
45
45
45
主应力实验
1、主应力大小和方向的测定
a、测量电桥连接：工作片为圆管顶部B点的－45°、0°、45° 三个方向的应变片,引出线分别接在仪器后面板上三个不同通道 的A、B接线孔内。 b、设定好灵敏系数； c、测量电桥预调平衡； d、进行实验