实验六弯扭组合应力测定实验(精)
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。
实验六+++薄壁管弯曲、扭转组合应力的测定
实验六薄壁管弯曲、扭转组合应力的测定一、实验目的工程实际中的构件一般处于复杂应力状态下，往往是几种基本变形的组合，要确定这些构件上某点的主应力大小和方向，也就比较复杂，甚至有些复杂的工程结构尚无准确的理论公式可供计算，在这种情况下，常常要借助实验的方法解决，如电测法、光测法等。
本实验的目的是在复合抗力下的应力，应变测定。
包括通过薄壁圆管在弯扭组合作用下其表面任一点主应力大小和方向的测定；薄壁管某截面内弯矩、剪力、扭矩所分别引起的应变的测定。
1.学习电阻应变仪的使用，学习了解半桥和全桥的组桥技术。
2.通过组桥技术，学习掌握在弯扭组合条件下分离弯曲正应变、扭转剪应变、弯曲剪应变的测量技术。
二、仪器设备1、静态电阻应变仪2、多功能组合实验台三、实验装置实验装置如图3-1所示，它由圆管固定支座1、空心圆管2、固定立柱图3-2 受力简图及几何尺寸3、加载手轮4、荷载传感器5、压头6、扭转力臂7、测力仪8、应变仪9等组成。
实验时顺时针转动加载手轮，传感器和压头使随螺杆套向下移动。
当压头和扭转力臂接触时，传感器受力。
传感器把感受信号输入测力仪，测力仪显示出作用在扭转力臂端点D处的荷载值ΔPo端点作用力ΔP平移到圆管E点上，便可分解成2个力：一个集中力ΔP和一个扭矩Mn=ΔP×a。
这时，空心圆管不仅受到扭矩的作用，同时还受到弯矩的作用，产生弯扭组合变形。
空心圆管材料为不锈钢，外径D=47.20 mm,内径d= 40.7 mm,其受力简图和有关尺寸见图3-2所示。
I-I截面为被测试截面，取图示A、C二个测点，在每个测点上各贴一枚应变花。
四、实验原理和方法由截面法可知，I-I截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩，A、C点均处于平面应力状态。
用电测法测试时，按其主应力方向已知的和未知的，分别采用不同的布片形式。
1、主应力方向已知主应力的方向就是主应变方向，只要沿两个主应力方向各贴一个电阻片，便可测出该点的两个主应变ε1和ε3,进而由广义虎克定律计算出主应力σ1和σ3：σ1=(ε1+με3) ，σ3=(ε3+με1)2、主应力方向未知由于主应力方向未知，故主应变方向也未知。
弯扭组合实验实验报告
弯扭组合实验实验报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT乐享科技弯扭组合实验实验报告经营管理乐享实验二弯扭组合试验一、实验目的1．用电测法测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角；2．测定圆轴上贴有应变片截面上的弯矩和扭矩；3．学习电阻应变花的应用。
二、实验设备和仪器1．微机控制电子万能试验机；2．电阻应变仪；3．游标卡尺。
三、试验试件及装置弯扭组合实验装置如图一所示。
空心圆轴试件直径D 0＝42mm ，壁厚t=3mm ， l 1=200mm ，l 2=240mm （如图二所示）；中碳钢材料屈服极限s σ＝360MPa ，弹性模量E ＝206GPa ，泊松比μ＝。
图一 实验装置图四、实验原理和方法1、测定平面应力状态下一点处的主应力大小和主平面的方位角；圆轴试件的一端固定，另一端通过一拐臂承受集中荷载P ，圆轴处于弯扭组合变形状态，某一截面上下表面微体的应力状态如图四和图五所示。
在圆轴某一横截面A －B 的上、下两点贴三轴应变花（如图三），使应变花的各应变片方向分别沿0°和±45°。
根据平面应变状态应变分析公式：αγαεεεεεα2sin 22cos 22xyyx yx --++=（1）可得到关于εx 、εy 、γxy 的三个线性方程组，解得：4545045450εεγεεεεεε-=-+==--xy y x （2）图三 应变花示意图图四 圆轴上表面微体的应力状xxxx 图五 圆轴下表面微体的应力状由平面应变状态的主应变及其方位角公式：2221222⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-±+=xy y x y x γεεεεεε （3）0min max 2()2()xy xyx y tg γγαεεεε=-=---或yx xy tg εεγα--=02 （4） 将式（2）分别代入式（3）和式（4），即可得到主应变及其方位角的表达式。
实验6--弯扭组合
材料力学实验
中碳钢空心圆轴试件的主要参数：
横截面设计尺寸： 外径： D 42mm
内径： d 36 mm
图一 弯扭组合实验装置
形成扭矩的力臂：l1 200 mm 形成弯矩的力臂：l2 240 mm
材料弹性常数： E 210GPa
0.28 材料屈服极限： s 360MPa
BUAA
➢ 实验原理与方法
材料力学实验
（一）测定平面应力状态下一点处的主应力大小及主平面的 方位角 弯扭组合承载状况下某一截面处上下两点微体的应力状态：
x
x
x
x
图二 上表面微体的应力状态
图三 下表面微体的应力状态
平面应变状态应变分析公式：
x
y
2
x
y
2
cos 2 xy
2
sin 2
BUAA
应变花的种类及其选取原则 本实验选取0°,±45° 三向应变花,从而可得：
x 00 y 450 450 00 xy 450 450
将此结果代入上面的计算公式整理后可得:
BUAA
材料力学实验
1 E 450 450
2
21
2E
21
tg2 0
450
材料力学实验
如的果应我变们：沿着1三, 个不2，,同然方后3向把贴它上们三代片入应上变面片的并应用变应分变析仪公测式出就其可各以自得 到一个三元一次方程组，从而解得 、 、 x 。 y xy
*注意：应变片方向的选取不能有两片在同一条直线上 平面应变的主应变及其方位角计算公式：
1 x y
2
2
x
y
2
2
xy
2
2
tg0
实验六弯扭组合应力测定实验
实验六弯扭组合应力测定实验一、实验目的1. 理解弯扭组合应力的概念和计算方法；2. 掌握应力测量仪器的使用方法；3. 学会进行弯扭组合应力测量实验。
二、实验原理弯曲和扭转同时作用在同一构件上时，构件上就存在着同时作用的弯矩和扭矩，由此产生的应力称为弯扭组合应力。
弯扭组合应力的计算公式为：τmax=T/(J/2)*r+W/(b*h)其中，τmax为弯扭组合应力，T为扭矩，J为极振系数，r为截面离中心轴的距离，W 为弯矩，b为宽度，h为高度。
三、实验器材1. 弯扭试验机；2. 应变计；3. 测力计；4. 转角计；5. 计算机等。
四、实验流程1. 将试件固定在试验机上，并根据实验要求调整试验机的参数；2. 根据试验要求，在试件上粘贴应变计；3. 用测力计分别测量试件上的弯矩和扭矩；5. 结合试验数据，在计算机上进行弯扭组合应力的计算；6. 根据计算得到的结果，确定试件的最大应力值。
五、实验注意事项1. 在进行试验前，应仔细检查试件和试验机的状态，确保没有任何损伤和故障；2. 试件在安装时必须保持平衡，避免产生偏心或错位；3. 对于应变计的粘贴，应事先了解其粘贴方法和位置，保持粘贴位置的一致性；4. 在进行测力计和转角计测量时，应严格按照操作要求进行；6. 在试验进行过程中，如发现任何异常情况，应及时停止试验，并排查故障及原因。
六、实验结果与分析根据实验测量值和计算值，确定试件的最大应力值，并进行对比分析。
七、实验结论由实验所得到的结果，得出试件的最大应力值。
同时，根据实验得出的数据和对比分析，得到实验结论。
弯扭组合变形主应力的测定
弯扭组合变形主应力的测定 一、实验目的1．用电测法测定薄壁圆管弯扭组合变形时表面任一点的主应力值和主方向，并与理论值进行比较。
2．测定分别由弯矩和扭矩引起的应力σ和ｎτ，熟悉半桥和全桥接线方法。
ｗ二、实验仪器与装置 1．静态电阻应变仪 2．弯扭组合变形实验装置 实验装置如图2－28所示，它由薄壁圆管1、扇臂2、钢索3、手轮4、加载支座5、加载螺杆6、载荷传感器7、钢索接头8、底座9、数字测力仪10和固定支架11组成。
传感器7安装在加载螺杆6上，钢索3一端固定在扇臂上，另一端通过钢索接头8固定在传感器７上。
实验时转动手 图2－28 弯扭组合变形实验装置轮，传感器随加载螺杆向下移动，钢索受拉，传感器受力，传感器信号输入数字测力仪，显示出作用在扇臂端的载荷值，扇臂端作用力传递至薄壁管上，薄壁管产生弯扭组合变形。
薄壁管材料为铝合金，其弹性模量Ｅ＝70 GPa，泊松比μ＝0.33。
薄壁管外径Ｄ＝40 mm，内径 d＝36 mm，其受力简图和有关尺寸见图2－29。
Ｉ－Ｉ截面为被测试截面，取图示Ａ、B、Ｃ、Ｄ四个测点，在每个测点上贴一个应变花（-45°、0°、45°），供不同实验目的选用。
图2－29 试件几何尺寸与受力简图三、实验原理和方法由截面法可知，Ⅰ－Ⅰ截面上的内力有弯矩、剪力和扭矩，A、B、C、D各点均处于平面应力状态。
用电测法测试时，按其主应力方向是已知还是未知，而采用不同的贴片形式。
１．主应力方向已知 主应力的方向就是主应变方向。
只要沿两个主应力方向各贴一个电阻片，即可测出该点的两个主应变I ε和II ε，进而由广义虎克定律计算出主应力： σⅠ＝２μ−1Ｅ(εⅠ+μεⅡ)，σⅡ２μ−=1Ｅ(εⅡ+μεⅠ) (2 - 14) 2．主应力方向未知 由于主应力方向未知，故主应变方向亦未知。
由材料力学中应变分析可知，某一点的三个应变分量ｙｘεε、和ｘｙｒ，可由任意三个方向的正应变ϕαθεεε、、确定。
薄壁圆筒弯扭组合应力实验
实验六 弯扭组合应力测定试验一、实验目的1．测定薄壁圆筒弯、扭组合变形时的表面一点处的主应力大小和方向，并与理论值进行比较。
2．进一步熟悉电阻应变仪及预调平衡箱的使用方法。
二、实验原理为了用实验的方法测定薄壁圆筒弯曲和扭转时表面一点处的主应力的大小和方向。
首先要测量该点处的应变，确定该点处的主应变ε1，ε3，的大小和方向，然后利用广义虎克定律算得一点处的主应力σ1，σ3。
根据平面应变状态分析原理，要确定一点处的主应变，需要知道该点处沿x,y 两个相互垂直方向的三个应变分量εx ，εy ，γxy 。
由于在实验中测量剪应变很困难。
而用应变计（如电阻应变片）测量线应变比较简便，所以通常采用测一点处沿x 轴成三个不同且已知夹角的线应变εa ，εb ，εc ，见图6-1（a ）。
⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫-+=-+=-+=c c xy c y c x c b b xy b y b x b a a xy a y a x a ααγαεαεεααγαεαεεααγαεαεεcos sin sin cos cos sin sin cos cos sin sin cos 222222 (6-1)图6-1（a ） 图6-2（b ）为了简化计算，实际上采用互成特殊角的三片应变片组成的应变花，中间的应变片与X 轴成0°，另外两个应变片则分别与X 轴成±45°角见图6-3。
用电阻应变仪分别测得圆筒变形后应变花的三个应变值，即ε0°，ε45°，ε-45°。
由方程组（6-1）得应变分量︒︒-︒-︒︒︒-=+-==4545450450εεγεεεεεεxy y x （6-2） 主应变公式为()2213212xy y xyx γεεεεε+-±+=（6-3）将（6-2）式代入（6-3）式得：()()24502045454513222︒︒︒︒-︒︒--+-±+=εεεεεεε （6-4）YcbaXαaαbαc XY+45°-45°主应变的方向︒-︒︒︒-︒---=--=454504545022εεεεεεεαyx xyr tg （6-5）求得主应变以后，可根据主应力与主应变关系的广义虎克定律计算得到主应力()()1323312111μεεμσμεεμσ+-=+-=EE（6-6）公式（6-4），（6-5）就是用直角应变花测量一点处的主应变及主方向的理论依据，由（6-2）式得出两个α值，即α与90°+α，一个方向对应着εmax ，另一个方向对应着εmin 。
「弯扭组合应力的测定」
弯扭组合应力的测定（一)实验目的通过计算和测定圆管某一截面危险点的主应力大小和方向，计算和测定弯矩和扭矩,学会对复杂变形进行分析测量的方法，加深对所学知识的理解。
（二)实验仪器1.弯扭组合试验台(图3-7.１a ） ２．ＹJ-28P １0Ｒ数字电阻应变仪 (三)实验原理图3-７.1１.确定危险点圆管的上面是m ,下面是m ’,内侧是n ,外侧是n ’。
先用内外侧两点比较应力大小,外侧是扭矩和剪力产生的应力差，而内侧是扭矩和剪力产生的应力和，所以确定内侧比外侧的应力大。
再用上下两点比较,上下两点都有扭矩和弯矩产生的应力,只是，一个是拉应力，一个是压应力。
铸铝圆管抗压不抗拉，这两点比较，上面危险。
上面和内侧比较,因为弯矩比剪力产生的应力大，因此危险点就确定在ｍ点。
2.确定主应力和主方向弯扭组合下,圆管的m 点处于平面应力状态（图3-7.1ｂ）。
对线弹性各向同性材料,主应变21,εε和主应力方向一致，由广义虎克定律可以得到主应力。
）（21211Eεμεμσ+-= ）（12221Eεμεμσ+-=实测时，选定m 点,在m 点贴一个ａ、b 、c 三向应变花（图3-7．2）,选定x 轴如图所示,则a 、b 、c 三向应变花的α角分别为-4５0、00、45０,用外补偿片R 与工作片R ０°，R 45°,R－4５°，组成半桥,测出ε０°ε45°，ε-45°应变。
将它们代入公式，得20452045454521222）（）（εεεεεεεε-+-±+=-- 把21,εε代入广义虎克定律公式，便可以确定m 点的主应力,为）（21211Eμεεμσ+-= ）（12221Eμεεμσ+-=两个互相垂直的主方向,可以由下式确定4545045452tan2εεεεεα---=-- ３.测定弯矩在靠近固定端的上表面m 点上贴一个三向应变花,圆管在轴向只有因弯曲引起的拉伸和压缩应变，且两者数值相等符号相反。
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实验六 弯扭组合应力测定实验
一、实验目的要求
1) 用电测法测定圆杆M M -（或N N -）截面危险点的主应力大小和方向；和理论值
比较。
2) 用电测法测定M M -（或N N -）截面处于纯剪状态下的一点的最大剪应力
二、实验装置：
已知材料，弹性模量GPa 200=E 泊松比：28.0=μ
图6-1
弯曲正应力分布
扭转剪力分布
横向剪切应力分布
三、应力状态分析
1) 由应力状态分析可知][A A '主应力最大，A 点的应力有弯σ和扭τ，在测量时可以分别
测量，其A 点的应力状态可以分解成如图所示
图6-3
2) 在A 点，弯曲应力弯σ最大，而切应力0=剪τ，而τ扭对轴向应变无关，所以测弯σ时
只要在A 点（A '点）轴向布片就可以测出弯σ
3) 测扭τ时因为扭τ在横截面周边处都相等，在纵向截面处不但有扭τ而且还有弯曲剪应力
引起的剪τ。
根据图，B 、B '的应力状态分析，为了测出扭τ和max τ，在B 点和B '点处与轴线成︒45，各贴两片电阻片，电阻片布片如图所示
=
+
图6-4
四、测试方法
根据应力状态，可分别把弯曲的应变、扭转的应变、扭转和剪切的组合应变、剪切应变测出来，再分别求出各种变形下的应力，最后根据公式求出主应力的大小、方向和最大切应力。
1、测弯曲正应力弯σ
1) 接线：半桥互补，将1R 为工作片，2R 为补偿片接入电桥中进行温度补偿，：因1R 、2
R 的增量等值同向接相邻桥臂，故抵消，应变读数εεεε2)(21=--=d ，读数应变值扩大2倍，扭转剪切变形下不改变轴的长度，所以测出的是弯曲变形下的应变值， 2) 计算2
d
εεσ⋅
=⋅=E E 弯
2、测扭转切应力扭τ
1) 接线：半桥互补将5R 作为工作片，4R 作为补偿片接入电桥中如图，4R 、5R 皆与轴向
成︒45，应变读数εεεε2)(45=--=d ，由剪力产生的应变量等值同向，4R 、5R 接相邻桥臂故抵消了，所以测得的应变数为扭转时产生的应变值。
2) 计算
)
1(21d
μεμετ+⋅=
+⋅=
E E 扭 3、测横向力引起的剪切应力剪τ
1) 接线：半桥互补，将5R 作为工作片（在B '点），3R 为补偿片（在B 点）接入电桥。
同
上，3R 、5R 皆与轴线成︒45，由于3R 、5R 受扭后应变量等值同向，接在相邻桥臂故抵消，而由横力引起的剪切，在3R 、5R 受剪后，应变量等值反向，布在桥相邻边，应变读数εεεε2)(53=--=d
图6-5
B 点
B '点
2) 计算：)
1(21d
μεμετ+⋅
=
+⋅=
E E 剪
B 点
B '点
图6-7
4、测扭剪组合（即最大切应力）剪扭τττ+=max
1) 接线：半桥互补，将5R 为工作片，6R 为补偿片接入电桥中（同上），5R 、6R 皆与轴
向成︒45，应变读数εεεε2)(65d =--=
五、实验步骤
1) 测弯σ时将1R 、2R 接入电桥中调节电桥平衡（按操作规程）分级加载四次，记下每次
加载相应的应变值。
2) 按上述方法依次接线测出剪应力扭τ、剪τ、max τ的应变值，因剪τ很小 ，所以测的应变值可能很小，不必怀疑。
3) 关闭电源，卸载，整理仪器。
六、[附]理论计算公式 1、计算弯曲正应力弯σ
Z
W M
=
弯σ，)1(3243Z απ-=D W ，D d =α 2、计算扭转切应力扭τ
P
n W M =扭τ，)1(1643
P απ-=D W 3、求A 点的主应力大小和方向1σ、2σ、α
2
2
222扭弯弯
τσσσ+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛±='
弯
扭
στα22=
tg
4、求最大切应力max τ
剪扭τττ+=max
式中：
b
J QS Z max z =剪τ
12
33max
z d D S -=
)1(64
44
Z απ-=
D J d D b -=。