螺栓连接性能测试实验ya-2静载
机械设计基础螺栓连接性能测试实验指导书
螺栓连接性能测试实验指导书——(2) 螺栓组连接受力与相对刚度实验一、实验目的1、验证螺栓组连接受力分析理论；2、了解用电阻应变仪测定机器机构中应力的一般方法。
二、实验设备和工作原理螺栓组连接实验台由螺栓连接、加载装置及测试仪器三部分组成。
如图1所示螺栓组连接是由十个均布排列为二行的螺栓将支架11和机座12连接起来而构成。
加载装置是由具有1：100放大比的两极杠杆13和14组成，砝码力G经过杠杆放大而作用在支架上的载荷为P，因此，连接接触面将受有横向载荷P和翻转力矩M。
M⋅= (N·㎜)Pl= (N)P100G式中l—力臂（㎜）由于P和M的作用，在螺栓中引起的受力是通过贴在每个螺栓上的电阻应变片15的变形并借助电阻应变仪而测得。
电阻应变仪是通过载波电桥将机械量转换成电量实现测量的。
如图2所示，将贴在螺栓上的电阻应变片1作为电桥一个桥臂，温度补偿应变片2为另一个桥臂。
螺栓不受力时，使电桥呈现平衡状态。
当螺栓受力发生变形后，应变片电阻值发生变化，电桥失去平衡，输出一个电压讯号，经放大、检波等环节，便可在应变仪上直接读出应变值来。
经过适当的计算就可以得到各螺栓的受力大小。
图1 螺栓连接实验台结构简图1，2，……10—实验螺栓；11—支架；12—机座；13—第一杠杆；14—第二杠杆；15—电阻应变片；16—砝码(相关尺寸：l=200㎜;a=160㎜;b=105㎜;c=55㎜;G=22N)图2 电桥工作原理图本实验是针对不允许连接接合面分开的情况。
螺栓预紧时，连接在预紧力作用下，接合面间产生挤压应力。
当受载后，支架在翻转力矩M 作用下，有绕其对称轴线0-0翻转趋势，使连接右部挤压应力减小，左部挤压应力增加。
为保证连接最右端处不出现间隙，应满足以下条件：0≥-⋅WMAQ Z p(1) 式中 Qp —单个螺栓预紧力（N ）； Z —螺栓个数 Z=10；A —接合面面积 A=a(b-c) (㎜2) M —翻转力矩 M=PlW —接合面抗弯剖面模量 6)(2c b a W -= （㎜3）化简（1）式得ZaPlQ P 6≥为保证一定安全性，取螺栓预紧力为 ZaPlQ p 6)5.1~25.1(= (2)螺栓工作拉力可根据支架静力平衡条件求得，由平衡条件有：M=Pl=F 1r 1+ F 2r 2+…+ F z r z (3) 式中F 1、F 2…F z —各螺栓所受工作力r 1、r 2 …r z —各螺栓中心到翻转轴线的距离根据螺栓变形协调条件有：zz r F r F r F =⋅⋅⋅==2211 (4)由式（3）和式（4）可得任一位置螺栓工作拉力 22221zii r r r Plr F +⋅⋅⋅++= (5)在翻转轴线0-0右边，F i 使螺栓被拉紧，轴向拉力增大，而在0-0线左边的螺栓被放松，预紧力减小。
2-1_螺栓连接性能测试实验报告（已填数据、仅供参考）
实验二螺栓组联接性能测试实验报告实验名称日期班级姓名学号成绩一、实验目的1．掌握螺栓与被联接件的受力-变形规律，并绘制相关曲线；2．作出螺栓组载荷分布图及应力变化规律分布曲线；3．了解应变测试原理。
二、实验条件1、实验台型号多功能螺栓组联结综合实验台2、测试仪器型号及规格（1）静态应变仪CQYJ-12（2）应变片：R=120欧。
灵敏系数2.2（3）加载负荷： N三、实验内容1．螺栓受力分析及计算；2．螺栓应变计算；3．残余预紧力计算；4．利用实测数据描绘螺栓受力—变形图；5．螺栓组受倾覆力矩时应力变化。
四、实验步骤1．松开联接螺栓，在控制面板上调节ε1-ε调节电位器，使电桥平衡（输出基本为零，或保持5根螺栓的初始值接近）。
2．用扳手给每根螺栓预紧，预紧应变值为120με-200με左右，可在控制面板上读取。
3．按列表中的负载值逐次加载，并记录1—5号螺栓的应变值。
4．计算相关参数并绘制图线。
5．若使用计算机处理，则打开相应界面，每一次加载后，点击界面上的“测试”键后，记录数据。
6．根据实验数据写实验报告。
五、螺栓组静态特性实验数据螺栓号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10预调零应变（με）0 0 0 0 0 0 0 0 0 0预紧应变（με）300298302298300298298301299298第一次测试（με）449378300223152447381302224150第二次测试（με）447376303224151452380295226152第三次测试（με）454375295221151445381294225152平均值（με）450376299223151448381297225151负荷应变（με）15078-3-75-14915083-4-74-147应力/1000 92700775256166345869311759228878417611824635031175预紧拉力F1（N）2050203620632036205020362036205720432036实验拉力F2（N）3075257120451521103430612601202915371034负荷拉力△F（N）1025535-18-515-10161025565-27-506-1002六、螺栓组联结受力图螺栓号1、2、3、4、5 6、7、8、9、10实验曲线理论曲线七、思考题1、螺栓组连接理论计算与实测的工作载荷间存在误差的原因有哪些？原因是因为实验中用的螺栓它是工业产品，它只能保证测试过程当中一个范围范围内不会受到破坏，所测量得到的数据就是一系列离散的数据。
螺栓实验报告内容及参考格式
螺栓联接的静态特性实验指导书一、实验目的现代各类机械中，广泛应用螺栓进行联接，如何计算和测量螺栓受力情况及静态特性参数，是工程技术人员的一个重要课题。
本实验通过对螺栓的受力进行测试和分析，要求达到以下目的。
1．解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况。
2．计算螺栓相对刚度，并绘制螺栓联接的受力变形图。
3．验证受轴向工作载荷时，预紧螺栓联接的变形规律，及对螺栓总拉力的影响。
二、实验设备及仪器1．联接实验台的结构与工作原理：a．联接部分包括M16空心螺栓、大螺母、垫片组组成。
空心螺栓贴有测拉力和扭矩的两组应变片，分别测量螺栓在拧紧时，所受预紧拉力和扭矩。
空心螺栓的内孔中装有双头螺栓，拧紧或松开其上的小螺母，即可改变空心螺栓的实际受载截面积，以达到改变联接件刚度的目的。
垫片组由刚性和弹性两种垫片组成，刚性垫片为割分式。
b．被联接件部分由上板、下板、和八角环组成，八角环上贴有应变片组，测量被联接件受力的大小，中部有锥形孔，插入或拔出锥塞即可改变八角环的受力，以改变被联接件系统的刚度。
c．加载部分由蜗杆、蜗轮、挺杆和弹簧组成，挺杆上贴有应变片，用以测量所加工作载荷的大小，蜗杆一端与电机相联，另一端装有手轮，启动电机或转动手轮使挺杆上升或下降，以达到加载、卸载（改变工作载荷）的目的。
2、电阻应变仪的工作原理及各测点应变片的组桥方式:实验台各被测点的应变量用电阻应变仪测量，通过去时标定或计算即可换算出各部分大小。
静态应变仪采用了包含测量桥与读数桥的双桥结构。
两组电桥通常都保持平衡状态，测量应变片组与仪器中两标准电阻组成测量桥（半桥测量法）如图2中的A、B、C。
当电阻应变片由于被测件受力变形，其长度发生变化Δl时，其阻值相应地变化ΔR，并且ΔR/R 正比于Δl/l，ΔR使测量桥失去平衡，应变仪毫安表指针即发生偏转。
调节读数桥使之产生与测量桥相应的不平衡，从而会使毫安表回到零点，即可从读数桥的调节量大小测知被测件的应变量。
螺栓连接实验及报告
螺栓联接实验指导书机电学院机械基础实验室2011．9螺栓联接实验指导书一．实验目的1．掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变形协调图）。
2．掌握求联接件（螺栓）刚度C 1、被联接件刚度C 2、相对刚度C 1/C 1+C 2。
3．了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳的影响。
二．实验设备图4—1为LB-87型螺栓联接实验机结构组成示意图，手轮1相当于螺母，与螺栓杆2相连。
套筒3相当于被联接件，拧紧手轮1就可将联接副预紧，并且联接件受拉力作用，被联接件受压力作用。
在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片，用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。
测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。
拧紧加载手轮（螺母）6使拉杆5产生轴向拉力，经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。
测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。
１．LB-87型螺栓联接实验机的主要实验参数如下:1)．螺栓材料为45号钢，弹性模量E 1=2.06×105N/mm 2，螺栓杆直径d=10mm ，有效变形计算长度L 1=130mm 。
2）．套筒材料为45号钢，弹性模量E 2=2.06×105N/mm 2，两件套筒外径分别为D=31和32，内径为D 1=27.5mm ，有效变形计算长度L 2=130mm.。
2．仪器1）YJ-26型数字电阻应变仪。
2）YJ-18型数字电阻应变仪。
3）PR10-18型预调平衡箱。
三．实验原理1．力与变形协调关系在螺栓联接中，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变形；被联接件受压力，产生压缩变形，根据螺栓（联接件）和被联接件预紧力相等，可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中，如4－3所示。
当联接副受工作载荷后，螺栓因受轴向工作载荷F作用，其拉力由预紧力Ｑp 增加到总拉力Q，被联接件的压紧力Qp减少到剩余预紧力Q’p ，这时，螺栓伸长变形的增量Δλ1，等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2，即Δλ1=Δλ2=λ，也就是说变形的关系是协调的。
吊环螺钉的静态强度试验与验证方法
吊环螺钉的静态强度试验与验证方法引言吊环螺钉是一种重要的连接装置，被广泛应用于各种吊装和固定系统中。
其静态强度是判断其质量和使用寿命的重要指标。
本文将介绍吊环螺钉的静态强度试验与验证方法，以便确保其在使用过程中的安全性和可靠性。
一、吊环螺钉的静态强度试验吊环螺钉的静态强度试验旨在评估其在受力情况下的承载能力。
以下是一种常用的吊环螺钉静态强度试验方法：1. 试验设备准备：准备一台承载能力适当的试验机，配备合适的夹具和传感器，以及用于记录数据的数据采集系统。
2. 样品准备：从生产中选择一定数量的吊环螺钉作为样品，确保其质量符合标准要求，并清洁干净。
3. 安装试验：将吊环螺钉安装在试验机的夹具上，确保其垂直且稳定地受力。
4. 施加负载：逐步加载试验机，使吊环螺钉承受力逐渐增加，直到达到预定的试验负载。
5. 负载保持：保持试验负载，观察吊环螺钉是否发生变形、裂纹等异常情况。
记录稳定负载下的应力和位移数据。
6. 卸载：逐渐减小试验负载，直到吊环螺钉的负载为零。
再次观察吊环螺钉是否恢复到初始状态。
7. 数据分析：根据试验过程中记录的数据，计算吊环螺钉的静态强度指标，如破坏载荷、弹性极限、材料特性等。
二、吊环螺钉静态强度验证方法1. 标准要求：吊环螺钉的静态强度验证需要基于相关的标准要求进行。
根据使用场景和具体需求，选择适用的标准，例如GB、ISO等国际标准。
2. 样品抽检：从实际生产中抽取一批吊环螺钉作为样品，与标准要求进行对比。
可以采用统计抽样的方式，确保样品的代表性。
3. 外观检查：对吊环螺钉进行外观检查，检查其表面是否存在明显的缺陷、裂纹等问题。
4. 尺寸测量：测量吊环螺钉的关键尺寸，包括螺纹直径、长度、内径等，与标准要求进行对比。
5. 材质分析：采用金相显微镜、扫描电子显微镜等工具对吊环螺钉的材质进行分析，检查其组织结构和化学成分是否符合标准要求。
6. 力学性能测试：对吊环螺钉进行静态强度试验，按照前文提到的试验方法对样品进行负载测试，观察其破坏载荷等试验结果是否符合标准要求。
螺栓联接静、动态特性实验报告
螺栓联接静、动态特性实验报告
专业班级 ___________ 姓名 ___________ 日期 2002-01-01
指导教师 ___________ 成绩 ___________
一、实验条件：
1、试验台型号及主要技术参数
螺栓联接实验台型号：
主要技术参数：
①、螺栓材料为40Cr、弹性模量E=206000 N/mm2，螺栓杆外直径D1=
16mm，螺栓杆内直径D2=8mm，变形计算长度L=160mm。
②、八角环材料为40Cr，弹性模量E=206000 N/mm2。
L=105mm。
③、挺杆材料为40Cr、弹性模量E=206000 N/mm2，挺杆直径D=14mm，变形
计算长度L=88mm。
2、测试仪器的型号及规格
①、应变仪型号：CQYDJ－4 ②、电阻应变片：R=120Ω，灵敏系数K=2.2
二、实验数据及计算结果
1、螺栓联接实验台试验项目：
空心螺杆
2、螺栓组静态特性实验
3、螺栓联接静、动特性应力分布曲线图 (空心螺杆)
三、实验结果分析。
工程结构静载试验实验前的准备
支撑装置
用于固定试件和传递载荷 的装置，如支座、垫板等。
试验设备
试验机
用于施加静载的设备，如 万能试验机、压力试验机 等。
测量仪器
用于测量试件变形、位移 等参数的仪器，如百分表、 激光测距仪等。
数据采集系统
用于实时采集试验数据， 如数据采集仪、计算机等。
试验场地
试验室
提供符合试验要求的室内环境，如温度、湿度等。
试验方法分类
根据试验目的和原理，静载试验可分为单点加载、多点加载和整体 加载等类型。
试验步骤
试验前准备
确定试验对象、选择合适的加载设备和测试 仪器、制定试验方案和安全措施等。
安装加载设备
根据试验方案，将加载设备安装到试验对象 上，确保安装牢固稳定。
施加静载
按照试验方案，逐步施加静载，并记录加载 值、变形量、位移和裂缝等情况。
静载试验可以检测工程结构的施工质量，如材料的强度、 焊接质量、螺栓连接等，确保结构的安全性和可靠性。
为设计优化提供依据
通过静载试验，可以发现工程结构在设计、施工中的不足 之处，为进一步优化设计提供依据，提高工程结构的性能 和安全性。
试验要求
1 2 3
试验场地要求
选择合适的试验场地，确保试验过程中不会对周 围环境造成不良影响，同时满足试验设备的安装 和操作要求。
安全设施
确保试验过程中人员和设备安全，如防护栏、警 示标识等。
辅助设施
提供必要的辅助设施，如电源、水源等。
03 试验方法与步骤
试验方法
试验目的
确定工程结构的承载能力、刚度和稳定性等性能指标，为工程设 计和施工提供依据。
试验原理
通过在结构上施加静载，观察结构的变形、位移和裂缝等情况，分 析结构的受力性能和承载能力。
高强螺栓试验作业指导书
高强螺栓试验作业指导书引言概述：高强螺栓试验是一项重要的工作，对于确保建筑结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本文将从五个方面详细介绍高强螺栓试验的作业指导。
一、试验前准备1.1 材料准备在进行高强螺栓试验前，需要准备好试验所需的材料，包括高强螺栓、试验设备、试验样品等。
1.2 设备检查在试验前，需要对试验设备进行检查，确保设备的正常运行和准确性。
1.3 试验环境准备试验环境的准备包括试验室的温度、湿度控制，以及试验台的准备等。
二、试验方法选择2.1 静载试验静载试验是一种常用的高强螺栓试验方法，通过施加静态荷载来测试螺栓的承载能力。
2.2 动载试验动载试验是一种模拟实际工作条件下的试验方法，通过施加动态荷载来测试螺栓的疲劳性能。
2.3 破坏试验破坏试验是一种用于测试螺栓极限承载能力的试验方法，通过施加逐渐增加的荷载来观察螺栓的破坏情况。
三、试验操作步骤3.1 样品准备在进行试验前，需要准备好试验样品，包括螺栓和试验设备。
3.2 试验参数设定根据试验要求，设置试验参数，包括荷载大小、试验时间等。
3.3 试验记录和分析在试验过程中，需要及时记录试验数据，并进行数据分析，以评估螺栓的性能。
四、试验结果分析4.1 螺栓承载能力评估通过试验结果的分析，可以评估螺栓的承载能力，判断其是否符合设计要求。
4.2 螺栓疲劳性能评估通过动载试验结果的分析，可以评估螺栓的疲劳性能，判断其在实际工作条件下的可靠性。
4.3 螺栓极限承载能力评估通过破坏试验结果的分析，可以评估螺栓的极限承载能力，为设计提供参考依据。
五、试验安全注意事项5.1 试验设备的安全使用在进行试验时，需要注意试验设备的安全使用，避免发生意外事故。
5.2 试验操作的安全措施在试验过程中，需要采取安全措施，保证试验操作的安全性。
5.3 试验环境的安全控制试验环境的安全控制也是试验过程中需要注意的重要事项，确保试验环境的安全性。
结论：高强螺栓试验作业指导书详细介绍了高强螺栓试验的准备工作、方法选择、操作步骤、结果分析以及安全注意事项。
螺栓保载试验做法
螺栓保载试验做法螺栓保载试验是一种常见的试验方法，用于评估螺栓连接的承载能力。
本文将介绍螺栓保载试验的具体做法。
进行螺栓保载试验前，需要准备好试验所需的设备和材料。
这包括螺栓、螺母、垫圈、试验机等。
试验机的选择需要根据试验要求确定，一般常用的有拉伸试验机和扭转试验机。
在进行试验之前，首先需要确定试验的目的和要求。
例如，需要确定试验的负荷范围、试验温度、试验时间等。
这些参数的确定需要根据实际需要和相关标准进行选择。
接下来，选择合适的试验样品进行试验。
样品的选择应考虑到实际使用情况和试验的需求。
样品的准备包括清洗和处理，确保表面光洁度和无明显缺陷。
然后，安装试样。
将螺栓、螺母和垫圈按照正确的顺序组装好，并用合适的工具进行拧紧。
拧紧力度需要根据试验要求进行控制，一般可使用扭力扳手进行调节。
在试验过程中，需要保持试样的稳定和平衡。
可以使用支撑装置或夹具来固定试样，以防止试样在试验中出现松动或变形。
开始进行试验。
根据试验要求，逐渐增加载荷直到达到试验设定的极限值。
在试验过程中，需要记录载荷和位移的变化，并及时观察试样的变形情况。
试验完成后，对试样进行检查和评估。
检查试样是否出现明显的损伤或破坏，并根据试验结果评估螺栓连接的承载能力。
根据试验结果进行数据处理和分析。
根据实验结果，可以评估螺栓连接的可靠性，并对螺栓的设计和使用提出相应的建议和改进方案。
螺栓保载试验是一种重要的试验方法，可以评估螺栓连接的可靠性和承载能力。
通过合理的试验设计和严格的试验操作，可以得到准确的试验结果，并为相关领域的设计和工程提供参考依据。
因此，螺栓保载试验在工程实践中具有重要的应用价值。
螺栓紧固轴力试验
螺栓紧固轴力试验螺栓紧固轴力试验是一项重要的质量控制测试，用于评估螺栓连接的安全性和可靠性。
本文将介绍螺栓紧固轴力试验的目的、步骤、测试方法和结果分析，并提供一些建议和指导，以确保螺栓连接的高质量。
一、试验目的螺栓紧固轴力试验的主要目的是检验螺栓连接在受力环境下的性能。
它能够评估螺栓连接的最大承载能力，预测和防止螺栓松动或断裂，保证工程结构的安全和可靠。
二、试验步骤1. 选择合适的试验设备和工具，包括扭矩扳手、力矩表和测量工具。
2. 准备试验样品，包括螺栓和连接件。
3. 螺栓紧固前，清洁连接面，确保无杂质和腐蚀。
4. 按照设计要求，使用扭矩扳手逐步施加压力，逐渐紧固螺栓。
5. 使用力矩表记录螺栓紧固的扭矩值，并记录其紧固角度。
6. 重复测试过程，至少进行三次试验，以获得可靠的数据。
三、试验方法1. 静载试验方法：使用静态加载或拉伸设备，逐渐施加力量，测量螺栓连接部位的轴向变形或位移。
2. 动态载荷试验方法：利用震动台或冲击设备，施加动态载荷，观察螺栓连接抗震性能和循环疲劳寿命。
四、试验结果分析1. 螺栓紧固力矩值：与设计要求进行比较，检查是否达到或超过了所需的扭矩值，以确保连接的力学强度和稳定性。
2. 轴向变形或位移：测量螺栓连接部位的轴向变形或位移，评估连接的紧密程度和稳定性。
3. 断裂强度：在动态载荷试验中，观察螺栓是否承受得住冲击或振动，以判断其断裂强度和抗震性能。
五、建议与指导1. 选择合适的试验设备和工具，确保准确测量和记录螺栓连接的数据。
2. 根据不同的工程要求，选择适合的试验方法，包括静载试验和动态载荷试验。
3. 进行足够的试验重复次数，以获得可靠的数据，并确保测试结果的准确性。
4. 根据试验结果，对螺栓连接进行适当的调整和改进，以提高其性能和可靠性。
总之，螺栓紧固轴力试验在工程结构设计和生产制造过程中具有重要作用。
通过正确进行试验，可以评估螺栓连接的安全性和可靠性，并为工程结构的质量控制提供指导和支持。
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螺栓连接性能测试实验指导书
——(2) 螺栓组连接受力与相对刚度实验
一、实验目的
1、验证螺栓组连接受力分析理论；
2、了解用电阻应变仪测定机器机构中应力的一般方法。
二、实验设备和工作原理
螺栓组连接实验台由螺栓连接、加载装置及测试仪器三部分组成。
如图1所示螺栓组连接是由十个均布排列为二行的螺栓将支架11和机座12连接起来而构成。
加载装置是由具有1：100放大比的两极杠杆13和14组成，砝码力G经过杠杆放大而作用在支架上的载荷为P，因此，连接接触面将受有横向载荷P和翻转力矩M。
M⋅
= (N·㎜)
P
l
= (N)
P100
G
式中l—力臂（㎜）
由于P和M的作用，在螺栓中引起的受力是通过贴在每个螺栓上的电阻应变片15的变形并借助电阻应变仪而测得。
电阻应变仪是通过载波电桥将机械量转换成电量实现测量的。
如图2所示，将贴在螺栓上的电阻应变片1作为电桥一个桥臂，温度补偿应变片2为另一个桥臂。
螺栓不受力时，使电桥呈现平衡状态。
当螺栓受力发生变形后，应变片电阻值发生变化，电桥失去平衡，输出一个电压讯号，经放大、检波等环节，便可在应变仪上直接读出应变值来。
经过适当的计算就可以得到各螺栓的受力大小。
图1 螺栓连接实验台结构简图
1，2，……10—实验螺栓；11—支架；12—机座；13—第一杠杆；14—第二杠杆；15—
电阻应变片；16—砝码(相关尺寸：l=200㎜;a=160㎜;b=105㎜;c=55㎜;G=22N)
图2 电桥工作原理图
本实验是针对不允许连接接合面分开的情况。
螺栓预紧时，连接在预紧力作用下，接合面间产生挤压应力。
当受载后，支架在翻转力矩M 作用下，有绕其对称轴线0-0翻转趋势，使连接右部挤压应力减小，左部挤压应力增加。
为保证连接最右端处不出现间隙，应满足以下条件：
0≥-
⋅W
M
A
Q Z p
(1) 式中 Qp —单个螺栓预紧力（N ）； Z —螺栓个数 Z=10；
A —接合面面积 A=a(b-c) (㎜2
) M —翻转力矩 M=Pl
W —接合面抗弯剖面模量 6
)(2c b a W -= （㎜3
）
化简（1）式得
Za
Pl
Q P 6≥
为保证一定安全性，取螺栓预紧力为 Za
Pl
Q p 6)
5.1~25.1(= (2)
螺栓工作拉力可根据支架静力平衡条件求得，由平衡条件有：
M=Pl=F 1r 1+ F 2r 2+…+ F z r z (3) 式中F 1、F 2…F z —各螺栓所受工作力
r 1、r 2 …r z —各螺栓中心到翻转轴线的距离
根据螺栓变形协调条件有：
z
z r F r F r F =⋅⋅⋅==2211 (4)
由式（3）和式（4）可得任一位置螺栓工作拉力 2
2221z
i
i r r r Plr F +⋅⋅⋅++= (5)
在翻转轴线0-0右边，F i 使螺栓被拉紧，轴向拉力增大，而在0-0线左边的螺栓被放松，预紧力减小。
0- 0线右边的螺栓总拉力为
m
b b
i p c c c F Q Q +⋅
+=
或 b
m
b p i
c c c Q Q F +-=)
( (6)
在0-0线左边的螺栓总拉力为 m
b b
i P c c c F Q Q +⋅
-=
或 b
m
b P i
c c c Q Q F +--=)
( (7)
螺栓受力是通过测量应变值而得到的，且十个螺栓尺寸和材料完全相同，根据虎克定律
ε=σ/E 可得
螺栓预紧应变量为
2
4'
'd E Q E
p πσε=
=
或
''4
2
εεπk d E Q p ==
(8)
螺栓总应变量为 2
4d
E Q
E
πσ
ε=
=
或
εεπk d E Q ==4
2
(9)
式中 E —弹性模量 对钢 E=210×103
Mpa,d —螺栓直径（贴电阻应变片处）
4
2
d E k π=
对直径为6㎜的钢制螺栓k=593.76×104
N,将式（8）、（9）代入式（6）、（7）中得 在0-0
线
右
边
)'(εε-+=b
m
b i
c c c k
F (10) 在
0-0
线
左
边
)'(εε-+-=b
m
b i
c c c k
F (11)
若在0-0线左边螺栓所受工作拉力F i 代以负值，则由式（10）、（11）可得 )'(εε-=+i
m b b F k
c c c
(12)
利用式（5）将计算所得的F 1 或F 6（危险螺栓工作拉力）代入上式可求得相对刚度 m
b b
c c c +
值，并与规范给定的相对刚度值进行比较。
三、实验内容及要求
1、测定受翻转力矩的螺栓组连接中螺栓受力分布，并画出受力分布图和确定翻转轴线位置。
2、初步掌握电阻应变仪的工作原理和使用方法。
四、实验步骤
1、 做好实验前的准备工作，先检查实验台各部分及仪器是否正常，电阻应变片应贴
牢，并将其接入测量电路中。
2、 由式（2）计算每个螺栓所需的预紧力 Qp ，并由式（8）计算螺栓预紧应变量ε′。
（为方便实验ε′取500μ）
3、 在支架不受外载荷P 的情况下，打开应变仪的开关，检查确定各螺栓的k 值、阻
值及由各螺栓所组成电桥的初始值，此值将由应变仪自动补偿，确定后进入测量状态。
4、 依次拧紧各螺栓，按照应变仪读数ε′检验预紧力Qp 的大小。
5、 对螺栓组连接进行加载（加载大小按指导教师的规定），在应变仪上读出每个螺栓
的应变量ε。
6、 按式（12）求得螺栓连接相对刚度m b
b
c c c 值，与规范值两者进行比较。
7、 根据应变量增量（ε-ε0）画出实测的螺栓工作力分布图，确定翻转轴线位置，
并进行分析讨论。
五、计算机辅助实验
本实验台与计算机连接，借助计算机辅助实验方法对螺栓组实验进行数据采集和处理，可以提高测量精度和实验效率，其原理框图如图3所示。
打开计算机进入螺栓实验程序，键入文件名后按照屏幕提示进行实验操作。
六、思考题
1、 由实验测得的螺栓工作力分布规律，若翻转中心不在0-0线上，说明了什么问题？
被连接件和螺栓刚度大小对此分布有何影响？ 2、 理论计算和实验所得之结果误差产生的原因有哪些？
3、 在拧紧螺栓时（实验步骤4）加载杠杆13和14应放在什么位置？为什么？
图3 计算机辅助螺栓连接实验原理框图
螺 栓 组 联 接 实 验 报 告
姓名_______________ 学号________________ 一、实验目的
二、实验结果
、 联接横向载荷 P= N 联接翻转力矩 M= N ·㎜ 接合面尺寸 a= ㎜ b= ㎜ c= ㎜
相对刚度计算：
m
b b
c c c =
结果分析：
（用坐标纸画好帖上） 审阅人__________，日期_________
螺栓号数
应变增量。